基于缺陷地结构的平面倒F天线的设计与研究

摘要

近年来随着移动通信技术的飞速发展和集成电路的高度集成化，有力地推动了现代通信天线向小型化、宽频化、多频段化及内置智能化的方向发展，而同时对作为移动设备终端的平面倒F天线也提出了更高的要求，因此设计出小型化、宽频带及多频化的微带天线已成为了当前天线研究的重要课题之一。
　　 微带天线以其特有的低剖面、可共形、体积小、重量轻的特点，成为了内置天线的最佳选择。但同时其自身带宽窄、自身增益低的缺点在一定程度上也限制了其应用。微波光子晶体作为一种新型的人工电磁材料具有独特的性能(如频率带隙等)，目前已广泛用于微波电路、天线设计中，并且已经取得了很多令人振奋的研究成果。利用光子晶体结构设计天线，可以显著改善天线的指标，甚至发展新的天线设计思想。
　　 本文首先介绍了微带天线的基本理论(如基本结构、辐射原理、分类、激励方法及相关参数)、并对微带天线常见的小型化、宽带化、多频化进行了归纳和介绍。
　　 文章重点研究了利用电磁带隙结构的缺陷特性来构造平面倒F天线，这种方法和传统的方法是不同的。缺陷地结构是在微带传输线的接地面上人为地刻蚀单个或者少量的单元结构，利用这种人为地在接地平面上蚀刻的缺陷图案，破坏了电磁带隙的完整性，在带隙内引入了缺陷模式，那么在和缺陷模式相对应的频率上则表现为电磁波能够传播。大量的理论和实验研究已经证明了这种特性，我们将这种特性应用到平面倒F天线的设计中，设计了一种新型的三频段的平面倒F天线，该天线制作简单、结构紧凑，满足了移动终端在GSM900MHz/DCS1800MHz/UMTS2000MHz三个频段的使用要求，实现了天线的多频化、小型化和宽带化。