小型化多频带微带天线的研究与设计

发布时间：2020-10-10 13:31

　　 随着科技水平的不断提高,人们对无线通信系统有着小型化和多功能的需求,而天线作为无线通信系统中的能量转换器,起着将导行波与自由空间波相互转换的作用,在现代无线通信系统中占据着举足轻重的地位。由于无线通信系统功能的高度集成,其中的电子设备需要安装多副天线,而随着设备越来越小,天线之间的间距也变得越来越小,所以天线之间会产生强烈的电磁干扰,给整个系统的正常工作带来不利影响。为了解决这个问题,提出了安装小型化多频带微带天线的解决方案。基于以上背景,本文开展了小型化多频带微带天线的研究和设计工作,主要研究内容如下:(1)针对目前多频带微带天线结构复杂,尺寸大的问题,本文设计了一款基于多枝节结构的小型化三频带微带天线。该天线主要采用弯折枝节来实现天线小型化,通过增加枝节来增加天线的有效电流路径,产生多个谐振点,实现多频带设计。所提出的天线采用微带线馈电,天线的三个枝节产生三个谐振频带,分别覆盖WLAN的子频带2.4-2.484GHz、WiMAX(3.3-3.69GHz)以及工信部2017年新划分的5G频段(3.3-3.6GHz、4.8-5.0GHz)。通过高频电磁结构仿真器HFSS对天线建模仿真,结果显示,天线在工作频带内S11-10dB、VSWR2、输入阻抗Z11约等于50Ohm,具有良好的阻抗匹配特性;同时,在工作频带内天线具有全向辐射特性。(2)提出了一款尺寸更小、结构更简单的铆钉型小型化双频带微带天线,用开槽半圆形贴片代替了传统的矩形贴片,结合弯折法,实现了天线小型化。所设计的天线采用微带线馈电和耦合馈电相结合的混合馈电方式,可工作于WLAN(5.725-5.825GHz)和5G(4.8-5.0GHz)无线通信系统。用HFSS对所设计的双频段微带天线建模仿真,仿真结果表明,天线在工作频带内S11-10dB、VSWR2、输入阻抗Z11约等于50Ohm,实现了良好的阻抗匹配;并且天线具有很好的全向辐射特性。最后将所设计的小型化双频微带天线加工制作成实物,测量其反射系数和方向图,测试结果与仿真结果基本吻合,证明了天线设计的合理性、有效性与仿真的正确性。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN822
【部分图文】：

小型化单频天线反射系数

（a） （b）图 3.5 天线表面电流分布 （a）2.52GHz （b）4.4GHz由文献[49]可知，由于相邻弯折线之间存在等效寄生电容效应，电磁波在传播过并非严格按照曲流路径传播，当经过弯折处，会通过寄生电容耦合直接传输到末而减小了电流的流经长度，因此在 4.4GHz 处产生谐振。虽然 4.4GHz 并非设计所

图 3.7 小型化双频带天线反射系数 左右产生谐振，通过参数优化，使得所设计.69GHz，且工作频带内有良好的阻抗匹配。到第一个枝节在 4.4GHz 处的匹配情况，天
【参考文献】

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本文编号：2835264