基于田口优化的微带天线分析公式研究

发布时间：2017-11-03 09:05

  本文关键词：基于田口优化的微带天线分析公式研究

  更多相关文章： 圆形贴片天线 矩形贴片天线 谐振频率 品质因数 田口优化方法

【摘要】：天线是无线通信系统中必不可少的器件,其性能的好坏会关系到系统的成败。微带天线因其具有成本小、轮廓低等优点而被广泛应用于无线通信系统。随着无线通信系统技术的发展,微带天线宽带化技术的需求与日俱增。采用介电常数低且厚的介质基片是微带天线宽带化技术中较为常用的方法。然而,当介质基片厚度为0.1-0.2λd(λd为介质波长)时,已有的圆形和矩形贴片天线的谐振频率和品质因数分析公式将不再适用。虽然可以使用电磁数值仿真软件对微带天线进行优化,但效率低、通用性差,而且无法建立天线物理尺寸和电气参量之间的精确映射关系。因此,有必要研究微带天线的分析公式。在国家自然科学基金(基金号：61401056)的资助下,论文对微带贴片天线的分析公式进行了深入研究,取得的主要研究成果有：(1)提出一个新的圆形贴片天线谐振频率分析公式。公式是基于3449组仿真数据并通过曲线拟合技术和田口优化方法获得,利用电磁仿真实验证明了公式的有效性。仿真结果表明：公式计算与仿真之间的平均相对偏差小于2%、最大相对偏差小于3%。(2)提出一个新的矩形贴片天线谐振频率公式。当给出天线长度、宽度、介电常数和厚度时,可利用该公式直接计算出单层和双层介质矩形贴片天线的谐振频率。通过电磁仿真和实际测试对公式的有效性进行了验证,仿真结果与测试结果具有较好的一致性,公式计算与仿真之间的平均相对偏差小于3%、最大相对偏差小于5%。此外,仿真和实测结果均表明：介质电厚度的增加可提升天线的阻抗带宽,但介质电厚度应小于0.13。(3)提出一个改进的矩形贴片天线品质因数分析公式。利用曲线拟合技术和田口优化方法对已有公式进行改进,并通过电磁仿真验证了改进公式的有效性。HFSS和ADS软件的仿真结果表明：对于具有介质基片厚度为0.06-0.14λd的矩形贴片天线,改进公式比已有公式的精确度更高。
【关键词】：圆形贴片天线 矩形贴片天线 谐振频率 品质因数 田口优化方法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 圆形贴片天线谐振频率的研究现状11-12
• 1.2.2 矩形贴片天线谐振频率的研究现状12-14
• 1.2.3 矩形贴片天线品质因数的研究现状14-16
• 1.3 论文研究内容和章节安排16-18
• 第2章 田口优化方法18-26
• 2.1 引言18-19
• 2.2 正交表19-20
• 2.3 田口方法的基本步骤20-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 圆形贴片天线谐振频率分析公式26-40
• 3.1 已有的圆形贴片天线谐振频率分析公式26-31
• 3.2 新的圆形贴片天线谐振频率分析公式31-32
• 3.3 圆形贴片天线谐振频率分析公式的验证32-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第4章 矩形贴片天线谐振频率分析公式40-62
• 4.1 已有的矩形贴片天线谐振频率分析公式41-47
• 4.2 新的矩形贴片天线谐振频率分析公式47-48
• 4.3 矩形贴片天线谐振频率分析公式的扩展应用48-49
• 4.4 矩形贴片天线谐振频率分析公式的验证49-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第5章 品质因数的提取方法及分析公式62-76
• 5.1 已有的品质因数提取方法和分析公式62-67
• 5.2 改进的品质因数分析公式67-71
• 5.2.1 基准数据的获取68-70
• 5.2.2 分析公式的改进70-71
• 5.3 改进的品质因数分析公式的验证71-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 结论76-78
• 6.1 本文主要工作总结76-77
• 6.2 未来研究展望77-78
• 参考文献78-86
• 攻读硕士学位期间公开发表论文及科研成果86-88
• 致谢88-90
• 作者简介90

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本文编号：1135512