WCDMA系统小型、宽带微带天线的设计与研制

摘要

近年来，随着个人通信和移动通信技术在世界范围内的迅猛发展，人们对天线设计的小型化和宽频带要求越来越高。微带天线以其体积小、重量轻、结构稳定、剖面低、馈电方式灵活、成本低、易集成等优点得到了越来越广泛的应用。然而微带天线在低频应用时尺寸还是太大，而且微带天线的Q值高，效率低、频带窄，从而限制了微带天线在低频、小型系统中的应用。因此如何减小微带天线在低频应用时的体积、展宽频带成为近年来微带天线的研究热点。 WCDMA(Wideb~d Code Division Multiple Access宽带码分多址)是一种由3GPP(第三代移动通信合作项目组)具体制定的，基于GSM/MAP核心网，UTRAN(UMTS陆地无线接入网)为无线接口的第三代移动通信系统，该系统工作频带范围为1920-2170MHz。本文的目标是设计适用于WCDMA系统的小型、宽带微带天线。 在广泛参考国内、外参考文献的基础上，本文对微带天线的小型化、宽频带技术进行了较全面的归纳与分析。综合多种小型化和宽频带的设计方法，本文提出了一种新的小型宽频带微带天线结构，该天线是一种三角形贴片天线，采用短路针加载以实现小型化，在贴片上开缝以实现宽频带特性。针对这种天线结构，本文给出了分析方法，利用该分析方法可对天线进行初步的分析和设计，借助于Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS9.2进一步优化可得到性能优良的设计结果。利用该法，本文具体设计了一适用于WCDMA系统的小型宽带微带天线，给出了设计参数，并进行了实际的加工测试。结果表明，HFSS仿真与测试结果基本吻合，天线的中心频率为2GHz，-10dB损耗带宽为350MHz，天线总尺寸为35mm×35mm×35mm，能较好地满足WCDMA系统的要求，具有一定的实际应用前景。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2微带天线的发展状况

1.3论文的主要工作和内容安排

第2章微带天线基本理论

2.1微带天线工作原理

2.1.1微带天线的辐射机理

2.1.2微带天线的分析方法

2.2空腔模型理论

2.3有限元法

2.3.1建模步骤

2.3.2基本原理

2.3.3有限元方程组的求解

第3章微带天线的小型化、宽频带技术

3.1微带天线的小型化技术

3.1.1采用特殊材料基片

3.1.2加载技术

3.1.3曲流技术

3.1.4采用PIF/PIL结构

3.2微带天线的宽频带技术

3.2.1考虑介质基片的影响

3.2.2修改贴片形状

3.2.3阻抗匹配技术

3.2.4电阻性加载技术

3.2.5多模技术

3.2.6在贴片或接地板上开窗

3.3本章小结

第4章短路针加载理论

4.1传输线模型法

4.2格林函数

4.3短路针加载矩形贴片天线

4.4短路针加载三角形贴片天线

第5章小型宽频带微带天线的设计与研制

5.1概述

5.2天线的设计

5.3天线的仿真

5.3.1 HFSS仿真软件简介

5.3.2 Ansoft HFSS仿真步骤

5.3.3 Ansoft HFSS仿真结果

5.4天线的制作与测试

5.5仿真与测试结果的比较与分析

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

研究生履历