超高频段下EBG结构应用于平面倒F天线的研究

摘要

平面倒F天线(PIFA)在无线通信系统中被广泛地应用。但PIFA一个长期存在的设计难点是剖面变低时,天线效率随之下降。本文细致回顾了PIFA的发展历程和主要研究领域,分别从微带天线模型和单极子天线模型两种模型分析了PIFA的工作原理,同时设计了一种电容结构的小型化PIFA,这种电容结构的PIFA尺寸结构为波长的八分之一,是经典PIFA的二分之一。对电磁带隙结构(EBG)结构建立了基于传输线理论的等效模型,该模型由集总元件和传输线等效回路构成。利用该模型推导出了一维和二维共面EBG结构的色散方程,用这些方程可以在很方便快速地预计出特定EBG结构的的色散特性。在超高频段下,设计了一种双层蘑菇型EBG结构,该结构相较经典蘑菇型EBG结构具有较小的结构单元和较薄的厚度。在超高频段下用双层蘑菇型EBG结构取代PEC作为电容结构PIFA的反射面,仿真和实际测试基本一致,证实了EBG结构作为PIFA反射面可以提高天线效率,同时未发现天线谐振频率和辐射方向有明显变化。理论分析为EBG抑制了表面波,同时反射电磁波与主辐射电磁波同相叠加,增加了天线辐射效率。该结果提供了在超高频段下提高PIFA辐射效率的一种方法,文中理论分析对设计EBG和PIFA有一定指导作用和借鉴价值。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 RFID天线及其相关理论的发展概况

1.3 本文主要研究内容

第2章 平面倒F天线的研究

2.1 引言

2.2 平面倒F天线理论模型

2.3 平面倒F天线的几个参数研究

2.4 一种电容结构的平面倒F天线

2.5 本章小结

第3章 传输线理论

3.1 引言

3.2 双导体传输线的分析

3.3 多导体传输线的分析

3.4 本章小结

第4章 电磁带隙（EBG）结构

4.1 引言

4.2 EBG结构回顾

4.3 EBG结构中的电磁传播

4.4 EBG等效模型

4.5 EBG相位特性

4.6 本章小结

第5章 EBG传输线模型

5.1 引言

5.2 微带线回顾

5.3 一维和二维EBG结构传输线回路分析

5.4 色散图

5.5 本章小结

第6章 EBG作为倒F天线反射面研究

6.1 引言

6.2 蘑菇型EBG参数特性研究

6.3 蘑菇型EBG结构拓展

6.4 双层蘑菇型EBG结构

6.5 双层蘑菇型EBG结构作为PIFA反射面研究

6.6 理论解释与实际测试结果

6.7 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢