寬頻帶小型化微帶天線的基片介質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、微帶天線具有低剖面、低成本、易集成和能與載體共形等特點,因而在現(xiàn)代軍民無線系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文針對微帶天線的特點,結(jié)合介質(zhì)材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)況,對其進行了理論和設(shè)計方法的研究。根據(jù)現(xiàn)代無線系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,有所側(cè)重的研究了微帶天線小型化和寬頻帶設(shè)計方法,這有利于微帶天線在超寬帶系統(tǒng)和移動終端內(nèi)置天線中的應(yīng)用。本文通過對微帶天線基底平面和輻射貼片之間的場的分析獲得了微帶天線的輻射特性,并對微帶天線較常用的四種分析方法進行了論述:傳輸線

2、模型理論、空腔模型理論、頻域全波分析法和有限元法等。傳輸線模型理論簡單且直觀,但是只能應(yīng)用于矩形貼片的分析,具有較大的局限性。空腔模型理論應(yīng)用范圍更為廣泛,除了矩形貼片,三角形、圓形和圓環(huán)等形狀貼片都能夠應(yīng)用,考慮高次模時,計算精度比傳輸線模型理論高,計算量也不是很大,所以較適合工程設(shè)計需要。頻域全波分析法和有限元法的計算更為嚴格,計算精度也更高,但是大量復(fù)雜的矩陣計算也只能應(yīng)用計算機輔助設(shè)計才能夠獲得數(shù)值解。這些理論的全面論述對微帶天

3、線設(shè)計理論的選擇和天線CAD技術(shù)有著重要的指導(dǎo)和現(xiàn)實意義。根據(jù)系統(tǒng)集成的需要,以及通過基片特性的設(shè)計實現(xiàn)微帶天線小型化的考量,論文研究闡述了現(xiàn)代微波介質(zhì)陶瓷的發(fā)展和應(yīng)用,并有針對性的對鈦酸鋇系列陶瓷的特性和相關(guān)制備工藝進行了簡單的研究。根據(jù)相關(guān)工藝制作的鈦酸鋇系列陶瓷,在1GHz左右,介電常數(shù)從10到100變化不等。用該系列基片設(shè)計的圓形微帶陶瓷天線用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試,當基片損耗為0.001左右時,帶寬在10MHz到50MHz之間。微帶天

4、線小型化和寬頻帶技術(shù)是論文的重點。采用理論和實例相結(jié)合的方法,本論文對微帶天線的小型化和寬頻帶技術(shù)進行了分析和歸納。曲流和短路加載等技術(shù)可以縮減90％左右的尺寸,開槽等技術(shù)則能夠展寬30%左右的帶寬。根據(jù)研究和分析,論文仿真制作了一個雙頻孔徑耦合微帶天線,該天線工作在2.4GHz和3.6GHz,最后的測試顯示,兩個頻段都達到了100MHz以上的帶寬,低頻6dBi的增益能夠很好的滿足當前無線網(wǎng)絡(luò)要求。設(shè)計中發(fā)現(xiàn)孔徑耦合饋電網(wǎng)絡(luò)對雙頻天線的