小型平面天線寬帶化技術(shù)的研究.pdf

1、根據(jù)工作機(jī)制，天線大致上可以劃分為諧振型與非諧振型兩大類。一般而言，諧振型天線的電尺寸較小但工作帶寬不寬，而非諧振型天線的工作帶寬較寬但電尺寸較大。在傳統(tǒng)的諧振型天線設(shè)計(jì)中，基于天線小型化以及方便設(shè)計(jì)的考慮，一般只利用諧振器(輻射器)的第一個(gè)諧振模式。這種單諧振的工作方式導(dǎo)致了該類型天線的工作帶寬不可能太寬。為了解決天線的小型化與寬帶化之間的矛盾，本文以傳統(tǒng)的平面諧振型天線(貼片天線、縫隙天線和振子天線)為研究對(duì)象，在不增加輻射器數(shù)目的

2、前提下，進(jìn)行了拓展其工作帶寬的相關(guān)研究。本文的主要工作由兩部分組成，分別以阻抗匹配和多模諧振為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)平面諧振型天線工作帶寬的改進(jìn)進(jìn)行了深入研究。在第一部分中，針對(duì)天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的小型化進(jìn)行了相關(guān)研究，提出了一種采用多級(jí)諧振單元來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配從而達(dá)到改善天線工作帶寬的技術(shù)，并成功地將其用于微帶貼片天線和縫隙天線，使其帶寬獲得了成倍的增加；在第二部分中，創(chuàng)新性的提出了利用規(guī)則諧振器的多模諧振特性來(lái)展寬天線的工作帶寬的設(shè)計(jì)思路，并以窄縫

3、隙天線和印刷振子天線為具體研究對(duì)象，成功的實(shí)現(xiàn)了幾種駐波帶寬(電壓駐波比<2.0)大于3:1的平面天線。
　　 阻抗匹配是一種傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)天線工作于某個(gè)諧振模式時(shí)，對(duì)其進(jìn)行等效電參數(shù)提取之后，就可以利用經(jīng)典的阻抗匹配技術(shù)設(shè)計(jì)所需的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)不破壞諧振器本身的輻射結(jié)構(gòu)，因此在添加了額外的匹配網(wǎng)絡(luò)之后，不會(huì)使天線的輻射方向圖產(chǎn)生明顯的變化。由于阻抗匹配電路需要一定的空間，因此會(huì)增加天線的總體尺寸，這是阻抗匹配方法

4、的一個(gè)主要缺陷。為了通過(guò)簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)來(lái)減小阻抗匹配電路的尺寸，本文分別以微帶貼片天線和微帶縫隙天線為具體研究對(duì)象，針對(duì)性的提出了兩種小型化的阻抗匹配電路結(jié)構(gòu)。在增加了設(shè)計(jì)好的阻抗匹配電路之后，天線的工作帶寬可以成倍的被拓寬，同時(shí)天線的總體尺寸并沒(méi)有顯著的增加，利用該設(shè)計(jì)可以提高阻抗匹配技術(shù)的實(shí)用性。
　　 多模諧振是微波頻段的分布式諧振器(輻射器)的基本特性。傳統(tǒng)的諧振型天線往往只利用了輻射器的一個(gè)諧振模式，因此其工作帶寬很難有

5、實(shí)質(zhì)性的改善。已有的多模寬帶天線往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜且輻射機(jī)制不明晰，在設(shè)計(jì)上也沒(méi)有明確的準(zhǔn)則作為參考。本文以基本的磁振子(微帶窄縫隙天線)和電振子(微帶印刷振子)為對(duì)象，利用多模技術(shù)對(duì)其工作帶寬進(jìn)行了改進(jìn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)合理設(shè)計(jì)饋電結(jié)構(gòu)和參考端口阻抗，可以通過(guò)同時(shí)激勵(lì)起一個(gè)諧振器的前若干個(gè)諧振模式，從而將傳統(tǒng)的窄縫隙天線和印刷振子天線的阻抗帶寬拓寬到3:1以上。由于并沒(méi)有引入額外的諧振器和阻抗匹配結(jié)構(gòu)，因此天線的尺寸沒(méi)有增大。這些設(shè)