超宽带共面单极天线的研究

摘要

随着电子元器件朝着小型化、微型化的方向发展，以及扩频、跳频和超宽带技术的应用，业界对天线的宽带化和小型化提出了越来越高的要求。驻波系数小、全向性能好、且尺寸小、结构简单、重量轻、成本低，是当前通信系统中的天线研究热点和发展方向之一。
　　 首先，介绍课题的背景，回顾超宽带天线的发展历史，之后简要叙述国内外的研究现状，回顾当前典型超宽带天线，介绍超宽带(UWB)天线的基本参数、天线馈电方式和分析方法。
　　 其次，针对天线的宽频带及小型化的要求，在圆盘共面单极子天线的基础上，通过改变辐射单元的形状，改进设计半圆弧形单极子天线，并通过对天线的阻抗特性以及辐射特性进行计算机仿真，分析主要尺寸参数对于性能的影响，验证了所设计的小型天线带宽已完全覆盖UWB频带范围。改进后的天线比已有参考文献中天线尺寸减小43％，同时，天线带宽也展宽很多。
　　 最后，针对超宽带系统之间相互干扰的问题，基于引入缝隙实现指定频带频率抑制理论，设计具有陷波特性的开槽结构椭圆形共面单极子天线，仿真结果表明，该天线在5.1GHz～6.2GHz范围内具有陷波特性，并且在3GHz以上频带具有良好的阻抗特性、辐射方向特性。
　　 本文研究的两款共面单极子天线具有尺寸小、结构简单、易于和PCB电路集成的特点，可作为超宽带天线的备选设计方案，应用于短距离无线通信设备中。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2历史及发展现状

1.3新型超宽带天线

1.4超宽带概述

1.5本文的章节安排

第2章典型指标及分析方法

2.1性能参数

2.2限制天线带宽的因素

2.3天线的馈电方式

2.3.1微带线馈电

2.3.2共面波导馈电

2.4天线的分析方法

2.4.1严格的理论推导

2.4.2数值分析方法

2.4.3软件分析方法

2.4.4 CST微波工作室

2.5本章小结

第3章微带馈电共面单极子天线

3.1圆盘单极天线

3.2参数选取

3.2.1线宽度的计算

3.2.2圆盘半径的选取

3.3尺寸参数对天线性能的影响

3.4半圆弧结构单极天线

3.4.1天线结构

3.4.2天线仿真与分析

3.5本章小结

第4章陷波共面单极子天线

4.1实现频带抑制的方法

4.2天线仿真与分析

4.2.1尺寸参数对天线性能的影响

4.2.2实现带阻功能的原理

4.2.3天线的带宽及远场方向图

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢