高增益及宽带微带天线研究

摘要

增益和带宽是微带天线的两个重要性能指标，本文主要研究了X波段(11GHz～13GHz)展宽微带天线带宽和提高增益的方法。文中首先采用传输线模型法，对缝隙耦合微带天线进行了分析，得到其等效电路和计算公式；然后在缝隙天线分析的基础上，运用腔体理论，结合时谐场形式的Maxwell方程组，得到了腔体内部电场分布的表达式及表达式的求解系数；再次在谱域分析的基础上，采用混合势位积分法，结合并矢格林函数简短分析了缝隙耦合微带天线，得到了在不同的电流和磁流分布情况下，辐射贴片区域、微带馈电网络区域中辐射场的求解表达式，为求解电流、磁流在不同分布情况下产生的辐射场提供了通用的方法。 由于单一微带贴片天线是驻波形式的天线，导致了其频带宽度(VSWR≤2)较窄。本文首先主要采用具有三层结构、形式简单的矩形口径缝隙耦合微带天线展宽其带宽，在HFSS、ADS等软件优化分析的基础上，得到了12.25％的带宽。然后采用两种改进的缝隙结构，分别获得了13.70％和13.36％的带宽。最后在缝隙耦合微带天线设计的基础上，采用类似喇叭天线的结构，在辐射贴片的四周对其进行介质加载，研究结果表明，在保证天线基本特性不变的情况下，这种结构把单一辐射单元的增益提高了4.64dB。 最后对本文的工作进行了总结，并提出了有待进一步改善的一些问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1微带天线的发展概况

1.2本文的主要工作

1.3本文的结构安排

2微带天线基本理论

2.1微带天线的分类

2.2微带天线的馈电

2.2.1微带线馈电

2.2.2同轴线馈电

2.2.3临近耦合馈电

2.2.4缝隙(口径)耦合馈电

2.3微带天线的辐射机理

2.4缝隙耦合微带天线的分析

2.4.1缝隙耦合微带天线组成

2.4.2微带缝隙天线的结构分析及等效模型

2.4.3传输线模型法

2.4.4腔体模型法

2.4.5耦合机理、数值分析

2.5总结

3缝隙耦合微带天线的设计

3.1介质的选择

3.2辐射贴片尺寸的确定

3.3接地板尺寸确定

3.4微带馈线

3.5缝隙尺寸的确定

3.6开路调谐枝节尺寸确定

3.7参数性能分析

3.8缝隙结构的改进

3.9总结

4锲型加载结构的设计

4.1问题研究背景

4.2倾斜面L的影响

4.3距离d对天线谐振特性的影响

4.4倾斜角θ对谐振特性、驻波比的影响

4.5距离d、倾斜角θ对天线增益G影响

4.6加载结构与未加载结构的性能分析

4.7总结

5总结与展望

致谢

参考文献

附录