摘要近年来，随着个人通讯和移动通讯技术的迅速发展，在天线的设计上提出了小型化和宽频带的要求。
而微带天线具有结构紧凑、外观优美、体积小重量轻.等优点，得到广泛的应用。
但是，低增益、窄带宽的缺陷也限制了微带天线的使用。
因此本文对微带天线最基本的小型化技术、宽频带技术进行了探讨、分析和归纳。
在设计过程中，采用ANSOFT公司的电磁仿真软件——Ansoft HFSS，结合宽频带的设计方法，提出了一些简单的微带天线结构。
关键词：微带天线宽频带小型化1 / 1AbstractIn recent years， the demand form miniaturization， multiband and broadband has been presented with rapid development of mobile communications. Therefore，the size of the antenna is required to be as small as possible.Microstrip antennas have several advantages over conventional monopole-like antenna for mobile handsets. They are less prone to damage， compact in total size and aesthetic from the appearance point of view. Unfortunately， some shortcomings of Microstrip antennas such as low gain， small bandwidth， etc， make them unfit for practical application. Therefore this paper， the basic microstrip antenna miniaturization technologies， broadband technologies are discussed，analyzed and summarized.During the design process， The use of electromagnetic simulation software of ANSOFT company—Ansoft HFSS，Made a number of simple microstrip antenna structure combination of broad-band design method. Keywords: Microstrip antenna ， Broadband ， Smaller1 / 1目录第一章绪论 (1)1.1 微带天线简介 (1)1.2 国内外研究微带天线的宽频带技术 (2)1.3 微带天线小型化方法 (3)1.4 本文主要内容 (3)第二章微带天线基本理论及分析方法 (5)2.1 微带天线简介 (5)2.2 微带天线的优缺点与应用 (6)2.3 微带天线的结构和分析方法 (8)2.4 微带天线的结构 (8)2.4.1 微带天线的辐射结构 (8)2.4.2 微带天线的馈电结构 (11)2.5微带天线的分析方法 (14)2.5.1 解析方法 (14)2.5.2 数值方法 (15)第三章微带天线的小型化及宽频带技术 (17)3.1 微带天线的小型化技术 (17)3.1.1 概述 (17)3.1.2 微带天线小型化方法 (18)3.1.3 微带天线的小型化设计与分析 (21)3. 2 微带天线宽频带技术 (26)3.2.1 概述 (26)3.2.2 选择合适的介质基片与贴片 (27)3.2.3 阻抗匹配技术 (28)3.2.4 电阻性加载技术 (29)3.2.5 多模技术 (30)3.2.6 在贴片或接地板上“ 开窗”的办法 (31)第四章微带天线的宽频带设计 (33)第五章结束语 (37)致谢 (39)参考文献 (41)1 / 11 / 1第一章绪论随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的无线移动通信技术己引起了人们的极大关注，在整个无线通讯系统中，天线是将射频信号转化为无线信号的关键器件，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。
快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能(多频段、多极化)、高性能的天线。
微带天线作为天线家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来手机天线技术的发展方向之一，但其固有的窄带特性(常规微带天线约为2%左右)在很多情况下成了制约其应用的一个瓶颈，因此设计出具有宽频带小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，这也成为当前国际天线界研究的热点之一。
本论文的主要工作就是提出这类天线的一些简单设计方法。
1.1 微带天线简介早在1953年箔尚(G．A．DcDhamps )教授就提出利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念。
但是，在接下来的近20年里，对此只有一些零星的研究。
直到1972年，由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，芒森(R．E．Munson)和豪威尔(J．Q．Howell)等研究者制成了第一批实用的微带天线。
随之，国际上展开了对微带天线的广泛研究和应用。
1979年在美国新墨西哥州大学举行了微带天线的专题目际会议，1981年IEEE天线与传播会刊在1月号上刊载了微带天线专辑。
至此，微带天线已形成为天线领域中的一个专门分支，两本微带天线专辑也相继问世，至今已有近十本书。
可见，70年代是微带天线取得突破性进展的时期；在80年代中，微带天线无论在理论与应用的深度上和广度上都获得了进一步的发展；今天，这一新型1 / 1天线已趋于成熟，其应用正在与日俱增。
1.2 国内外研究微带天线的宽频带技术微带天线的固有缺点就是阻抗频带窄，展宽频带是最困难也是最富有挑战性的技术之一，随着移动通信系统、全球定位系统(GPS)、卫星通信系统的发展，宽频带微带贴片天线的研究己成为了非常热门的课题，同时宽带微带贴片天线将逐渐向着小型化，简单化同时具有多功能、多用途的方向发展。
近年来，人们在微带贴片天线展宽频带方面做了大量的研究微带天线的宽频带技术主要采用以下几种方法实现。
A.有空穴结构的宽带微带贴片天线。
B.采用多层介质基片微带天线的结构，将馈电网络与天线贴片分别置于不同的介质基片上，这样可以获得宽频带的驻波比特性。
图3.1电磁耦合的双层微带天线图3.2附加调协枝节的微带天线C. U形缝隙结构的宽带微带贴片天线结构图如下：1 / 1图4-1 俯视图图4-2侧面图1.3 微带天线小型化方法随着无线通信事业的飞速发展，微带天线的尺寸与其它通信器件相比尺寸越来越大，显得越来越不相适应，因此要求进一步缩小微带天线的尺寸，经过许多学者的研究，发展了各种各样的缩小微带天线的新方法，本节简单介绍如下。
A.加载短路探针通过与馈电接近的短路探针在谐振中引入耦合电容实现小型化B.采用高介电常数的材料基片从天线谐振频率关系式可以看出谐振频率与介质参数成反比，因此采用高介电常数(如陶瓷材料)基片可降低谐振频率，从而减小天线尺寸。
C.表面开槽[23-25]当在贴片表面开不同形式的槽或是细缝时，切断了原来的表面电流途径，在天线等效电路中相当于引入了级联电感。
虽然国内外对上述微带天线小型化技术展开了大量的研究，但是其中还是存在了1 / 1很多问题，其中天线的性能如增益、带宽与小型化及加工制作之间相互牵制，必须权衡利弊。
1.4 本文主要内容本论文主要针对如何实现微带天线宽频带、小型化展开了比较全面的分析研究，同时提出了几种新型结构的微带天线设计，全文共分为以下几个方面：第一章为绪论部分，主要是简单的介绍了当前微带天线的是宽频带、小型化研究状况以及存在的问题，在此调研的基础上提出了自己的研究方向。
第二章简单介绍微带天线的基本理论以及分析方法第三章讨论微带天线小型化、宽频带的各种方法，并具体提出了一种小型化方法并附有设计与分析。
第四章主要提出了一种新型宽频带。
通过理论分析以及仿真软件辅助设计，特别是应用Ansoft HFSS全真分析软件，对于天线的重要参数以及这些参数对增加天线带宽的影响都给出了具体定量的分析，最后得到了比较理想的结果。
第五章结束语，主要是对本论文的工作进行总结和展望，希望本论文的工作对于以后相关研究能提供一点借鉴和启示。
1 / 11 / 1第二章 微带天线基本理论及分析方法本章主要介绍了微带天线的各种结构形式和基本分析方法，2.1 微带天线简介微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴导体薄片而形成的天线。
它一般利用微带线或同轴线等馈线馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。
因此，微带天线也可看作是一种缝隙天线。
其典型结构如图2.1所示（a ）微带贴片天线 （b ）微带振子天线（c ）微带行波天线 （d ）微带缝隙天线通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，因而它实现了一维小型化，属于电小天线的一类。
另外，随着技术的进步，现在许多手机天线都是采用曲折线型的微带天线实现了手机天线的小型化。
导体贴片一般是规则形状的面积单元，如矩形、圆形或圆环形薄片等；也可以是窄长条形的薄片振子(偶极子)。
由这两种单元形成的微带天线分别称为微带贴片天线和条带振子天线，如图1-3(a)、（b)所示。
微带天线的另一种形式是利用微带线的某种形变（如弯曲、直角弯头等)来形成辐射，称之为微带线型天线，如图1-3(c)所示，这种天线因为沿线传输行波，又称为微带行波天线。
微带天线的第四种形式是利用开在接地板上的缝隙，由介质基片另一侧的微带线或其它馈线(如带状线)对其馈电，称之为微带行波天线，如图1-3(d)所示。
由各种微带辐射单元可构成多种多样的阵列天线，如微带贴片阵天线，微带振子阵天线，等等。
2.2 微带天线的优缺点与应用与普通微波天线相比，微带天线有如下优点：(1)体积小，重量经；(2)平面结构，并可制成与导弹、卫星等表面相共形的结构；(3)馈电网络可与天线结构一起集成，适合于用印刷电路技术进行大批量生产；(4)能与有源器件和电路集成为单一的配件；(5)便于获得圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能工作；(6)没有作大的变动，天线既能很容易地装在导弹、火箭和卫星。
(7)天线的散射截面较小；1 / 1(8)稍稍改变馈电位置就可以获得线极化和圆极化(左旋和右旋)。