L探针馈电微带天线的研究开题报告

1. 研究目的与意义

目的：

1.从传统的微带天线出发，基于l探针耦合馈电方式，研究天线振子，对贴片天线阵子单元进行分析，设计一种l探针耦合的高增益、驻波小的贴片天线阵子，实现比较大宽带。

2.本次研究能够使自己熟练掌握ansoft公司的hfss仿真软件，设计并仿真，熟悉常用天线的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的天线图书，能够正确识别和选用常用的天线，了解微带天线的设计、仿真方法，能培养学习和工作能力。

2. 国内外研究现状分析

自从1953年G.A.Deschamps教授提出微带贴片天线的概念，并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究，知道70、80年代以后，才真正的发展和使用起来。微带天线以其体积小,剖面低,易集成,造价低等特性以及良好的性能受到广泛的关注。但是传统的微带天线也有缺点，比如工作频带较窄，限制了其应用的范围。其中L探针馈电方式的微带天线的出现，逐渐改善了微带天线的缺陷，逐步应用到日常生活中，比如一种空气微带耦合馈电贴片天线，能够满足第一代、第二代、第三代移动通信系统的宽频带信号。

同时在国内外也有更好的研究成果，如在天线与传播（APSURSI）2011年IEEE国际研讨会中，中国南京东南大学的中国国家重点毫米波实验室提出了一种新型共平面L型探针馈电微带贴片天线。不同于传统的L型探针，共平面L型探针是一个L形带，这是完全印在基板上。天线可以很容易地制作印刷电路板工艺，并与射频电路的集成。设计工作在2.5GHz天线的样机已经制造和测量。据知该天线有30.4％的阻抗带宽和2.3-2.7GHz的平均涨幅超过8.1DBI。而南京邮电大学电子科学与工程学院和硕贝德通讯科技有限公司共同提出了一种新型的双L探针馈电,贴片中心处短路的矩形环贴片高增益宽带天线.用电磁仿真软件对天线性能进行计算和分析.并根据仿真结果制作了天线样品,测试结果与仿真结果吻合较好.天线的工作带宽超过40%(S11≤-10dB),其中ldBi增益带宽超过了18%,最大增益可达11.5dBi,交叉极化电平也得到了有效抑制。

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容：

天线分析的基本问题是求解天线在周围空间建立的电磁场，求得电磁场后，进而得出其方向图、增益和输入阻抗等特性指标。

分析微带天线的基本理论大致可以分为三类：最早出现的也是最简单的是传输线模(TLMTransmissionLineModel)理论，主要用于矩形贴片。更严格更有用的是空腔模型(CM-CavityModel)理论，可用于各种规则贴片，但是基本上限于天线厚度远远小于波长的情况。最严格而计算最复杂的是全波(FW-FullWave)理论，全波分析中常常需要使用到各种数值方法。从原理上来说，全波理论可用于各种结构，任意厚度的微带天线，然而要受到计算模型的精度和机时的限制。从数学处理上看，第一种理论把微带天线的分析简化为一维的传输线问题；第二种理论则发展到二维边值的问题的求解；第三种理论又进了一步，可以计入三维的变化，不过计算也费时的多。自然，这三种理论仍在不断的在某些方面有所发展，同时也出些别的分析方法。基于对全波理论中积分方程法的简化，产生了格林函数法(GFA-GreenFunctionApproach)；而由空腔模垫的扩展，出现了多端网络法(MNA-MultiportNetworkApproach)，等。将分析总结多种实现微带天线多频段,宽频带工作的设计方法,尤其是对PIFA天线结构做了详细分析,研究了天线高度,短路金属板宽度与谐振频率之间的变化关系等.在使用3D电磁场仿真软件HFSS对天线结构进行仿真的基础上,结合多种设计方法,提出了两种新型结构的微带天线,分别应用于WLAN,移动通讯终端.论文中新型结构的微带天线具有占用体积小,频带宽,效率高等优点.为了验证仿真结果,制作并测试相应的天线,对实验结果与仿真结果要进行对比,验证是否吻合。

2.计划

1．规划开题报告

2．分析L探针耦合馈电微带天线，解决理论设计

3．Ansoft公司的HFSS设计和仿真

4．微带天线的仿真与优化阶段

5．撰写论文

4. 研究创新点

创新之处在于结合多种技术,研制的两种新型结构的微带天线,在实现小型化多频段,宽频带工作的同时,兼顾了天线的增益与效率等指标,对实现工业上可应用的微带天线具有一定的指导意义。