论文部分内容阅读
近年来,无线通讯系统的快速发展,使得接收、发射无线信号的天线有了质的飞跃。在此发展历程中,天线的应用范围越来越广阔,例如智能家居系统;可穿戴无线通信设备;智能移动设备,以及无线通信用户数量的快速增长和不同通信频率范围被开发与使用。上述应用使天线研究不断向宽频,双频甚至多频段靠拢。同时便携式通信设备的发展,要求天线的体积能够尽可能的小。微带天线具有剖面低,体积小,容易集成和易实现多频等优点,是天线家族中至关重要的一员,成为目前研究的热点之一。然而微带天线带宽太窄,不能满足一些特定场合的使用,需要解决微带天线带宽窄和在不同频段使用的问题。基于微带天线带宽窄的缺点和容易实现双频的优点,本文研究和设计了两种小型宽频微带天线和两种双频微带天线。通过对微带天线的发展与国内外现状的研究,深入了解了微带天线的研究方法与设计思路。从微带天线的基本理论出发,阐述了分析微带天线的方法,对微带天线所涉及的基本参数,例如辐射参数,电参数等进行了讨论,对实现微带天线小型化、宽频化以及双频特性的一些常用方法进行了研究。针对目前使用较为广泛的无线局域网WLAN频段,设计了能够应用在此频段的宽频和双频微带天线,并运用高频电磁结构仿真软件HFSS15.0对天线进行仿真优化,对优化后的天线进行实物制作并测试。基于以上分析,本文提出了两种分别应用在WLAN不同频段的宽频微带天线:第一种通过对矩形贴片开槽和切角实现了一种小型宽频微带天线;第二种通过对E形天线加载短路墙的方法来减小天线尺寸,同时采用U形折叠接地板来增大其增益。两种天线分别工作于WLAN的2.45GHz频段和5GHz频段。运用HFSS软件对天线进行仿真优化,仿真结果表明:回波损耗小于-10dB的阻抗带宽分别为2.2864GHz~2.73GHz(443.6MHz,19%)和4.83GHz~6.92GHz(2090MHz,40%),仿真增益分别为7dB和4dB。针对WLAN频段的要求,本文设计了两种双频微带天线:第一种是在矩形贴片表面加载两个槽,使天线工作在两种不同谐振模式下,从而产生双频特性。仿真与测试结果表明:此微带天线工作于WLAN 2.45/5.8/5.5 GHz频段,低频和高频谐振频段小于-10dB阻抗带宽分别为14.69%(2.27~2.63GHz)和7.22%(5.47~5.88 GHz)。第二种通过加载寄生枝节的方式实现双频。仿真与测试结果表明:天线工作于WLAN 2.45/5.2/5.8 GHz和WiMAX2.5/3.3/5.5 GHz频段,阻抗带宽为2.33~2.69 GHz(360MHz,14.4%)和3.34~5.87 GHz(2530MHz,55%),具有较宽的频带。通过对这两类天线的仿真,以及对双频天线的测试,表明两类天线都能很好的应用于WLAN频段。