小型化三频天线的研究与设计
发布时间：2020-12-04 19:39
信息时代的迅猛发展和广泛普及,使电子与通信系统对天线的要求也随之升高,设计小型化多频天线便成了领域内研究的重点方向。论文以传统的微带单极子天线为基础,对应用于WLAN和WiMAX不同工作频段的小型化三频天线进行了研究与设计。主要包含以下工作内容:（1）设计了两款基于多枝节结构的小型化三频天线。第一款天线采用两个C形枝节和一个矩形枝节的辐射结构,三个枝节对应三个频段,折叠枝节实现了小型化设计;另一款天线采用两个环形枝节的辐射结构实现了三频特性和小型化,缺陷地附加半圆形补片优化阻抗匹配和带宽。测试结果显示:两款天线的三个工作频段都能分别覆盖WLAN的2.4GHz、5.8GHz和WiMAX的3.5GHz频段;双环形枝节天线三个中心频率的增益均大于0.5dBi,交叉极化电平小于-5.77dB。两款天线都实现了小型化设计,拥有良好的性能。（2）设计了一款基于接地板开槽结构的小型化三频天线。天线的介质板上层仅有微带馈线,在接地板上开飞机形槽来实现三频带工作。测试结果显示:天线的三个工作频段能够分别覆盖WLAN的2.4GHz和WiMAX的3.5GHz、5.5GHz的工作频段;三个中心频率的增益均大于...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２三＠缝隙天线实物图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｒｉ－ｂａｎｄ?ｓｌｏｔ?ａｎｌｅｎｎａ??
子科技大学蔡得水设计了一款幵多个相交椭圆环形槽的三频天线［３８］，天线结构如图??１．３所示，天线的上表面仅有一微带馈线，接地板上开三个相交的椭圆环形槽用以实现??三个谐振模式，调节三个环形槽的槽宽和位置便可以调节频率，三个频段的带宽分别为??８４０／６７０／９４０ＭＨＺ，但该天线的尺寸过大，不利于小型化，且低频带的回波损耗均大于??１５ｄＢ，性能有待提高。??ｉ??５?办?７?Ｍ?ｍ?｜〇?ＩＩ?１２?Ｕ?ＩＳ?１６?ｎ?????ｒ—?＿??商??■?？?＾?１??图１．３相交椭圆环槽三频天线［３８］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｎｇ?ｅｌｌｉｐｔｉｃ?ｒｉｎｇ?ｓｌｏｔ?ｔｒｉ－ｂａｎｄ?ａｎｔｅｎｎａ??２０１４年，宋志杰等研究人员设计了一款在共面波导馈电的单极子天线上加载缝隙的??三频天线１３９］。该天线在辐射贴片上开弧形槽，在微带线上开两个Ｌ形槽实现三频特性。??天线的三个工作频段分别为１．８５？２．５３ＧＨｚ、３．Ｉ４￣４．３８ＧＨｚ、４．８７？５．９３ＧＨｚ，三个频段的??带宽特性良好。但该天线整体尺寸过大，未能实现小型化。２０１６年，贵州大学的杨敏设??计了一款基于三个Ｌ形枝节的三频天线［４Ｑ］，其结构如图１．４所示。该天线采用共面波导??的馈电形式，三个Ｌ形枝节分别对应三个工作频段，且三个工作频段对ＷＬＡＮ和ＷｉＭＡＸ??实现了全频段覆盖，天线的全向性能也良好。但该天线成本相对较高，且应该进一步实??现小型化设计。??ｉ?■．麵?＾??图１．４?Ｌ形枝节三频天线＿??Ｆｉｇ．?１．４?Ｌ－ｓｈａｐｅｄ?ｂｒａｎｃｈ?ｔｒｉ－ｂａｎｄ?ａｎｔｅｎｎａ??－４?－??
?大连海事大学专业学彳立硕士学位论文???２微带天线的基本理论和研究方法??２．１微带天线的基本理论??２．１．１微带天线的基本结构??天线在无线收发设备进行信息传递时起着关键的作用［４２１，研究设计以微带单极子天??线为结构基础的小型化三频天线就必须理解微带天线的基本结构。如图２．１，微带天线??指的是在介质基片的上下两侧分别印制辐射贴片和接地板，两者的材料均为薄金属，在??实际的科学研宄和工程应用领域多采用铜，介质基板上层的辐射贴片通过腐蚀手段或者??光刻技术形成，然后对微带天线馈电，此时介质基板匕层的辐射贴片与介质基板Ｆ层的??接地板之间的缝隙便激励起向空间之中辐射的电磁波［４３］。传统微带天线主要包括四个部??分：辐射贴片、介质基板、接地板、馈电??辐射贴片??＜?１１?????馈线Ｚ??ｚ７??接地板?介质基片??图２．１微带天线的基本结构??Ｆｉｇ．?２．１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ａｎｔｅｎｎａ??２．１．２微带天线的电参数??微带天线典型的电参数如下：??（１）电压反射系数厂：电压反射系数厂定义为在微带传输线上随机任意－点丨的??反射波电压Ｆ办）比上入射波电压叹幻［４５］，计算公式如下：??厂＝（２．１）??叫：）??＇￣?１?￣??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微带天线的几种小型化技术及分析[J]. 黄罗生. 中国新通信. 2017(05)
[2]一种新型三频天线的设计与分析[J]. 唐雨竹,马文英,魏耀华. 电子元件与材料. 2016(09)
[3]基于左手材料的高增益双频带微带天线[J]. 赵亚娟,王东红,李宝毅,王蓬,周必成,江波. 强激光与粒子束. 2015(10)
[4]一种小型的“Y”形超宽带天线[J]. 何之煜,刘运林. 现代电子技术. 2015(05)
[5]应用于WLAN/WiMAX的双1型双频微带天线设计[J]. 贾宇,刘建霞,蔡冬梅,阎世俊. 电子元件与材料. 2014(12)
[6]新型缝隙加载陷波三频微带天线[J]. 宋志杰,梁建刚,张荣江. 空军工程大学学报(自然科学版). 2014(04)
[7]基于分形超材料吸波体的微带天线设计[J]. 商楷,曹祥玉,杨欢欢,刘涛,袁子东,赵一. 电讯技术. 2013(07)
[8]光子晶体微带天线的设计与仿真[J]. 苗卉,刘建霞,白瑞欣. 电子元件与材料. 2012(11)
硕士论文
[1]基于开槽技术的小型多频微带天线的研究与设计[D]. 姜铭鑫.南京邮电大学 2018
[2]小型化多频带微带天线的研究与设计[D]. 史凡萍.哈尔滨工程大学 2018
[3]E型叠层宽频天线及WLAN双工器的设计[D]. 高倩.大连海事大学 2018
[4]用于现代通信的微带天线研究[D]. 王彩芳.西安邮电大学 2017
[5]小型多频段和宽频带微带天线的研究与设计[D]. 张军.太原理工大学 2017
[6]小型化三极化阶跃阻抗缝隙天线[D]. 陈骏驰.南京邮电大学 2016
[7]多频微带天线研究及设计[D]. 杨敏.贵州大学 2016
[8]超宽带多陷波和多频微带天线的研究与设计[D]. 周宇香.西安电子科技大学 2015
[9]应用于WLAN的小型双频微带天线设计[D]. 孙吉楠.天津大学 2014
[10]车载防撞雷达微带阵列及平面透镜天线研究[D]. 吕海裕.厦门大学 2014
本文编号：2898139
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２三＠缝隙天线实物图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｒｉ－ｂａｎｄ?ｓｌｏｔ?ａｎｌｅｎｎａ??
子科技大学蔡得水设计了一款幵多个相交椭圆环形槽的三频天线［３８］，天线结构如图??１．３所示，天线的上表面仅有一微带馈线，接地板上开三个相交的椭圆环形槽用以实现??三个谐振模式，调节三个环形槽的槽宽和位置便可以调节频率，三个频段的带宽分别为??８４０／６７０／９４０ＭＨＺ，但该天线的尺寸过大，不利于小型化，且低频带的回波损耗均大于??１５ｄＢ，性能有待提高。??ｉ??５?办?７?Ｍ?ｍ?｜〇?ＩＩ?１２?Ｕ?ＩＳ?１６?ｎ?????ｒ—?＿??商??■?？?＾?１??图１．３相交椭圆环槽三频天线［３８］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｎｇ?ｅｌｌｉｐｔｉｃ?ｒｉｎｇ?ｓｌｏｔ?ｔｒｉ－ｂａｎｄ?ａｎｔｅｎｎａ??２０１４年，宋志杰等研究人员设计了一款在共面波导馈电的单极子天线上加载缝隙的??三频天线１３９］。该天线在辐射贴片上开弧形槽，在微带线上开两个Ｌ形槽实现三频特性。??天线的三个工作频段分别为１．８５？２．５３ＧＨｚ、３．Ｉ４￣４．３８ＧＨｚ、４．８７？５．９３ＧＨｚ，三个频段的??带宽特性良好。但该天线整体尺寸过大，未能实现小型化。２０１６年，贵州大学的杨敏设??计了一款基于三个Ｌ形枝节的三频天线［４Ｑ］，其结构如图１．４所示。该天线采用共面波导??的馈电形式，三个Ｌ形枝节分别对应三个工作频段，且三个工作频段对ＷＬＡＮ和ＷｉＭＡＸ??实现了全频段覆盖，天线的全向性能也良好。但该天线成本相对较高，且应该进一步实??现小型化设计。??ｉ?■．麵?＾??图１．４?Ｌ形枝节三频天线＿??Ｆｉｇ．?１．４?Ｌ－ｓｈａｐｅｄ?ｂｒａｎｃｈ?ｔｒｉ－ｂａｎｄ?ａｎｔｅｎｎａ??－４?－??
?大连海事大学专业学彳立硕士学位论文???２微带天线的基本理论和研究方法??２．１微带天线的基本理论??２．１．１微带天线的基本结构??天线在无线收发设备进行信息传递时起着关键的作用［４２１，研究设计以微带单极子天??线为结构基础的小型化三频天线就必须理解微带天线的基本结构。如图２．１，微带天线??指的是在介质基片的上下两侧分别印制辐射贴片和接地板，两者的材料均为薄金属，在??实际的科学研宄和工程应用领域多采用铜，介质基板上层的辐射贴片通过腐蚀手段或者??光刻技术形成，然后对微带天线馈电，此时介质基板匕层的辐射贴片与介质基板Ｆ层的??接地板之间的缝隙便激励起向空间之中辐射的电磁波［４３］。传统微带天线主要包括四个部??分：辐射贴片、介质基板、接地板、馈电??辐射贴片??＜?１１?????馈线Ｚ??ｚ７??接地板?介质基片??图２．１微带天线的基本结构??Ｆｉｇ．?２．１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ａｎｔｅｎｎａ??２．１．２微带天线的电参数??微带天线典型的电参数如下：??（１）电压反射系数厂：电压反射系数厂定义为在微带传输线上随机任意－点丨的??反射波电压Ｆ办）比上入射波电压叹幻［４５］，计算公式如下：??厂＝（２．１）??叫：）??＇￣?１?￣??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微带天线的几种小型化技术及分析[J]. 黄罗生. 中国新通信. 2017(05)
[2]一种新型三频天线的设计与分析[J]. 唐雨竹,马文英,魏耀华. 电子元件与材料. 2016(09)
[3]基于左手材料的高增益双频带微带天线[J]. 赵亚娟,王东红,李宝毅,王蓬,周必成,江波. 强激光与粒子束. 2015(10)
[4]一种小型的“Y”形超宽带天线[J]. 何之煜,刘运林. 现代电子技术. 2015(05)
[5]应用于WLAN/WiMAX的双1型双频微带天线设计[J]. 贾宇,刘建霞,蔡冬梅,阎世俊. 电子元件与材料. 2014(12)
[6]新型缝隙加载陷波三频微带天线[J]. 宋志杰,梁建刚,张荣江. 空军工程大学学报(自然科学版). 2014(04)
[7]基于分形超材料吸波体的微带天线设计[J]. 商楷,曹祥玉,杨欢欢,刘涛,袁子东,赵一. 电讯技术. 2013(07)
[8]光子晶体微带天线的设计与仿真[J]. 苗卉,刘建霞,白瑞欣. 电子元件与材料. 2012(11)
硕士论文
[1]基于开槽技术的小型多频微带天线的研究与设计[D]. 姜铭鑫.南京邮电大学 2018
[2]小型化多频带微带天线的研究与设计[D]. 史凡萍.哈尔滨工程大学 2018
[3]E型叠层宽频天线及WLAN双工器的设计[D]. 高倩.大连海事大学 2018
[4]用于现代通信的微带天线研究[D]. 王彩芳.西安邮电大学 2017
[5]小型多频段和宽频带微带天线的研究与设计[D]. 张军.太原理工大学 2017
[6]小型化三极化阶跃阻抗缝隙天线[D]. 陈骏驰.南京邮电大学 2016
[7]多频微带天线研究及设计[D]. 杨敏.贵州大学 2016
[8]超宽带多陷波和多频微带天线的研究与设计[D]. 周宇香.西安电子科技大学 2015
[9]应用于WLAN的小型双频微带天线设计[D]. 孙吉楠.天津大学 2014
[10]车载防撞雷达微带阵列及平面透镜天线研究[D]. 吕海裕.厦门大学 2014
本文编号：2898139
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/2898139.html
