WORD版本. 双频微带天线设计毕业论文 目 录

第一章 绪论………………………………………………………………………………………1 第一节 课题分析………………………………………………………………………………1 一、课题来源及研究目的、意义……………………………………………………………1 二、国外研究现状及分析…………………………………………………………………1 第二节 天线概述………………………………………………………………………………2 一、引言………………………………………………………………………………………2 二、天线的分类………………………………………………………………………………3 三、天线辐射机理……………………………………………………………………………3 四、天线特性参数……………………………………………………………………………5 第二章 微带天线的基本原理……………………………………………………………………6 第一节 微带天线概述…………………………………………………………………………6 一、微带天线的发展…………………………………………………………………………6 二、微带天线的定义和结构…………………………………………………………………6 三、微带天线的优缺点………………………………………………………………………7 四、微带天线辐射机理………………………………………………………………………8 第二节 微带天线的馈电方法…………………………………………………………………10 一、微带线馈电………………………………………………………………………………10 二、同轴线馈电………………………………………………………………………………11 三、临近耦合馈电……………………………………………………………………………11 WORD版本.

四、口径耦合馈电……………………………………………………………………………12 五、共面波导馈电……………………………………………………………………………12 六、不同馈电方法的比较……………………………………………………………………12 第三节 微带天线的分析法……………………………………………………………………13 一、传输线模型法……………………………………………………………………………14 二、空腔模型理论……………………………………………………………………………17 第三章 多频微带天线及仿真工具………………………………………………………………21 第一节 多频微带贴片天线……………………………………………………………………21 一、多片法……………………………………………………………………………………21 二、单片多模法………………………………………………………………………………22 三、单片加载法………………………………………………………………………………22 第二节 Momentum介绍………………………………………………………………………23 一、ADS简介…………………………………………………………………………………23 二、Momentum概述…………………………………………………………………………23 三、Momentum运行过程……………………………………………………………………24 四、仿真实例…………………………………………………………………………………25 第四章 双频微带贴片天线的研究………………………………………………………………27 第一节 双频微带贴片天线的介绍……………………………………………………………27 第二节 双频微带贴片天线的结果分析………………………………………………………29 一、天线S11参数……………………………………………………………………………29 二、天线方向图………………………………………………………………………………29 三、频带扩展…………………………………………………………………………………30 WORD版本.

第三节 优化后的双频天线……………………………………………………………………31 一、改成矩形贴片天线………………………………………………………………………31 二、改变基板介质常数………………………………………………………………………33 三、优化馈线长度……………………………………………………………………………34 四、优化矩形天线上贴片长度………………………………………………………………35 五、优化矩形天线上下贴片长度……………………………………………………………36 六、小结………………………………………………………………………………………36 结 论……………………………………………………………………………………………37 致 谢……………………………………………………………………………………………38 参考文献……………………………………………………………………………………………39 附 录……………………………………………………………………………………………41 一、英文原文……………………………………………………………………………………41 二、英文翻译……………………………………………………………………………………50

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第一章 绪论 第一节 课题分析 一、课题来源及研究目的、意义

随着移动通信事业在全世界围的迅猛发展，移动越来越多地为人们的生活

和工作提供了方便和快捷。它的可移动性、随时随地可保持通信联系等优越性是固定所无可比拟的。近十年来移动系统正以惊人的速度向前发展并将继续快速发展。但是这样也使得移动用户的急剧增长，通信系统需要不断更新和扩容，为减小天线间的干扰并降低成本，要求天线能在宽频带围工作，同时满足多个系统的通信要求，实现多系统共用和收发共用，也要求天线能在不同频率下工作，这就需要同一副天线能实现双频或者多频工作。 为了满足移动通信的发展，既能适应通信系统的不断升级，又能有效解决多路径衰落问题，减少天线数量、降低天线成本，这就需要提出了双频基站天线。这种天线能提高了天线的性能，而且在很大程度上降低了基站天线的成本。

二、国外研究现状及分析 移动用户数量正快速增长，为满足用户的增长，在用户密度较高的市区通常选择小于1km的小蜂窝半径。在市区建筑上需要安装大量的基站天线，因此迫切需要能节约架设空间且具有重量轻和低风荷等优点的天线。为满足这些要求，近年来人们研制了多频、双波束和极化分集等高性能基站天线。 WORD版本.

近年来出现了许多实现了双频或多频基站天线单元的设计。对称振子作为基站天线的常用基本单元之一，有许多种结构形式，如平板对称振子、印刷对称振子。Y.Ebine[1]等人设计了用印刷偶极子加寄生振子实现双频工作（0.8/1.5GHz）的基站天线。F.S.Chang[2]等人设计了用探针共面馈电且只用一个平板的用于GSM/DCS/PCS的宽频带双频天线。Y.K.Kuo[3]等人设计了新的双频印刷倒F天线。

第二节 天线概述 一、引言 天线是无线电系统中不可缺少的组成部分。无线电系统（通讯、广播电视、雷达、导航等）与人类生活密切相关。无线电系统靠空间的电磁波来传播信息，而电磁波的产生和接受则必须由天线来完成。产生电磁波的天线称为发射天线，接收电磁波的天线称为接收天线。图1.1和图1.2指出了天线设备在两种典型的无线电系统中的地位，其中图1.1为无线电通信系统的基本方框图。由发射机产生的高频震荡能量，经过发射天线变为电磁波能量，并向预定方向辐射，通过媒质传播到达接收天线附近。接收天线将接收到的电磁波能量变为高频震荡能量送入接收机，完成无线电波传输的全过程。

图1.1 无线电通信系统的基本方框图 WORD版本.

图1.2 无线电定位系统的基本方框图 图1.2为无线电定位系统的基本方框图。发射天线和接收天线常合用一副天线。利用天线开关的转化作用，分别接入发射机和接收机。当天线与发射机接通时，此天线作为发射天线用；当天线与接收机接通时，此天线作接收天线用[4] [5]。

二、天线的分类 为了适应各种不同用途的需要，人们设计和研制出各种类型的天线。对于这些天线，可以从不同的角度分类：①按工作性质可分为发射天线和接收天线；②按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等；③按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等；④按结构型式和工作原理可分为线天线和面天线等。任何一种型式的天线并不专属于以上某一类，而是常常兼属几类。例如，半波振子天线和反射面天线既可用作发射天线，也可用作接收天线；既用于超短波波段，也可以用于微波波段；既可用于通信，也可用于雷达等。 WORD版本.

三、天线辐射机理 变速电荷或变化电流都产生辐射，因而都称为辐射源。因此，要使天线辐射电磁波，就必须在天线上激发变化电流。激发变化电流的方式一般有二：其一是将交变电压加到天线的输入端，在天线上产生交变的电流分布，例如振子天线和螺旋天线的情况；其二是将电磁波入射到天线结构，在天线上产生感应电流分布，例如反射面天线的情况。前者属于天线的强迫振荡问题，后者属于电磁波的散射、绕射问题。 辐射源的基本元素是交变的微分电流元（简称电流元）。无论线天线或面天线都可认为是由这些微分电流元所组成。微分电流元在天线各点的幅度、相位和方向都可能不相同，但在每一微分电流元之，这些量可以认为是相同的。空间某点的电磁场是天线上所有微分电流元在该点所产生的电磁场的矢量和积分。例如在球坐标中，位于原点的线电流元idz在其远区（距离远大于工作波长的区域）某点P(r,,)所产生的电磁场可以写为：

00[]sin4jkrjidzdEer

00[]sin4jkrjkidzdHer 0002k

00120dEdH

式中是自由空间的传播常数；、、0和0分别是波长、角频率、介电常数

和磁导率；r是场点P离开电流元的距离；dE和dH的方向如图1.3（a）。 称为自由空间的波阻抗。此外，还有面电流和体电流形式的辐射源。电流元（或