便携式设备中超宽带天线的研究

摘要

随着现代微电子技术的进步和高速器件的发展，超宽带(UWB)无线技术开始民用化。UWB是一种完全与众不同的无线通信技术，由于它具有小范围和超强无线设备连接能力，而且拥有高性能、低功耗和低成本无线数据通信能力，成为未来富有竞争力的技术之一。该技术固有的特点及其特定的应用场合决定了UWB天线在电特性和物理特性上均有别于传统的窄带和宽带天线。作为有效完成极窄时域脉冲信号辐射和接收的关键性部件，UWB天线的性能也直接制约着整个UWB系统的性能。因此传统天线已不再适合超宽带系统，开展UWB天线设计理论及其技术实现的研究不仅具有较高的学术价值，同时也有相当的实际意义。
　　 在这一背景下，本文研究了两款应用在短距离无线通信中的超宽带天线。主要工作如下：
　　 首先，介绍了超宽带天线的基本理论，以及超宽带天线的一些重要参数和最近新型超宽带天线结构。
　　 其次，改进了一种印刷单极U型微带超宽带天线。利用Ansoft公司的高频仿真软件HFSS对影响其辐射性能的关键参数进行了仿真计算，通过优化使其尺寸减少到原来的22％，阻抗带宽也展宽了24％，最后给出了天线的反射损耗曲线、输入阻抗、增益和辐射方向图。天线的-10 dB反射损耗的频率覆盖范围为2.3～11.2 GHz。这种天线不仅适用于短距离超宽带无线通信，而且也适合于无线局域网(WLAN)与蓝牙(BT)通信。
　　 最后，作为补充，设计了一款无线USB适配器中的UWB天线。分析了该天线的反射损耗曲线，辐射方向图，输入阻抗，极化轴比等重要参数。天线的-10 dB反射损耗的频率范围为2.53～9.64 GHz，而且全向性和线极化特性良好，很适合应用于短距离高速率无线通信系统。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及目的

1.2 UWB技术特点

1.3国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4本文的主要工作

第2章 超宽带天线的基本原理

2.1天线的传输线模型

2.2天线的电磁理论基础

2.3电偶极子的辐射

2.3.1近区场

2.3.2远区场

2.4天线的性能参数

2.5超宽带天线原理

2.6本章小结

第3章 笔记本内置超宽带天线

3.1应用背景

3.2一个CPW馈电的天线分析

3.3天线的小型化设计

3.4关键参数对天线性能的影响

3.5天线优化及性能分析

3.6本章小结

第4章 无线USB适配器中超宽带天线

4.1应用背景

4.2一般无线USB适配器中天线分析

4.3全向性和展频设计

4.4关键参数对天线性能的影响

4.5天线工作特性分析

4.6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