双频微带缝隙天线的研究和设计

摘要

随着无线通信系统的迅猛发展，频谱资源变得越来越紧张，原有的802.11b(2.402～2.480 GHz)协议中的带宽和传输速率非常有限，已经不能满足如今数据通信的要求。能够兼容频率更高、频谱资源更为充裕的802.11a(5.15～5.35 GHz)协议是WLAN发展的必然趋势。这就要求无线电发射机使用能够双频工作的天线。另一方面又要求天线的体积小、质量轻、成本低。
　　 微带缝隙天线具有结构紧凑、剖面低、重量轻、容易制造、能与微波电路集成等优点，在通信系统中具有广泛的应用。本文即对双频微带缝隙天线技术进行研究。
　　 在深入研究微带天线理论、缝隙天线理论和双频天线理论的基础上，本文改进了一款能实现双频的缝隙印刷天线。该天线采用了微带馈电并在微带线的顶部利用扇形终端支节调节天线的输入阻抗的方法以提高天线的匹配性能；采用了在天线底部增加金属衬底的方法以提高天线的增益。论文给出了该款天线的仿真分析过程，最终得到一组比较理想的结构参数。根据该结构参数实际制作了一款天线。结果表明测量结果和仿真结果基本吻合，完全符合2.4GH和5.2GH的使用要求。
　　 本论文共分为四个部分：首先，论文研究双频微带缝隙天线的背景和研究意义，并介绍了所使用的四种仿真软件。其次，对微带天线的电参数和基本理论、缝隙天线的基本理论以及双频天线的基本理论和设计方法做了比较详细的阐述。接着，本文改进了一款双频微带缝隙天线的结构，在HFSS仿真软件里对其结构的各项参数进行了详细的仿真分析。最终优化得到一组比较理想的参数，根据该数据制作了一款实物天线。最后对实物天线进行了测量，将其结果和仿真进行比对分析，二者基本吻合，表明该天线可以在2.4GHz和5.2GHz正常工作。