用于现代通信的超宽带和多频带天线研究

摘要

天线是一个非常重要的无线设备，其作用是发射和接收电磁波。在通信系统中其他设备性能一致的前提下，天线性能的好坏会对通信的质量产生重要影响。在人们的日常生活中，天线发挥着重要作用，人们使用的手机等各种移动终端中都能发现天线的身影，另外，在军事领域中，天线的使用也是比比皆是，可以说一副好的天线对国家的安全保障起着至关重要的作用。随着雷达、电子对抗和现代通信技术的不断发展，科技的不断创新，无线电频谱的不断的扩展，设备对天线的要求也越来越高，进而促进了天线的研究与发展。
　　目前，通信天线主要向着带宽更加宽、频带更加灵活、体积更加小的趋势发展。与传统的窄带系统相比，超宽带具有更高的传输速度、更强的抗多径能力和更低的资源占用率。从而使超宽带天线更加具有竞争力。在通信系统中多频段天线的使用更加灵活多变，凭借着其对多个通信标准具有良好的兼容性，而得到了快速的发展，目前已成为业界研究的焦点;微带天线尺寸小、轻便、移植性好，近年来，得到普遍关注。
　　本文主要设计分析了超宽带天线和多频带天线。首先，从超宽带/多频带天线的研究背景开始，依次介绍了天线的相关理论（基本性能参数及微带天线的多频技术和频带展宽方法等）。其次，设计了一种应用于K波段的超宽带准八木天线和一种基于八木天线的双频带微带天线，研究了其辐射机理，分析了不同结构参数对天线各项性能的影响。最后，介绍了常用单极子天线的几种模型，研究了其辐射机理。设计了一种新型手型天线和一种工作于WLAN和WIMAX频段的多频带天线。将所设计的几种天线均加工成实物并实际测试，其实测结果与仿真分析结果基本一致，验证了设计的合理性。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 现代通信的概念

1．3 超宽带／多频带天线的研究现状

1．4 本文主要工作

第2章 微带天线理论与仿真软件HFSS

2．1 微带天线的常见形式及辐射原理

2．2 微带天线的展频技术

2．3 微带天线的多频技术

2．4 微带天线的馈电方式

2．5 微带天线的基本性能参数

2．5．1 阻抗带宽

2．5．2 方向函数与方向图

2．5．3 方向性系数与增益系数

2．5．4 天线效率

2．5．5 极化特性

2．6 仿真软件HFSS的简单介绍

第3章 超宽带天线的设计

3．1 超宽带天线的定义及分类

3．2 基于八木天线的超宽带天线研究

3．2．1 八木天线理论

3．2．2 微带八木天线的概念

3．2．3 超宽带准八木天线的设计

3．2．4 天线仿真分析

3．2．5 实物测试及性能分析

3．3 本章小结

第4章 双频带天线的设计

4．1 基于八木天线的双层圆极化微带天线研究

4．1．1 圆极化的定义

4．1．2 圆极化的优点

4．1．3 圆极化天线的馈电方式

4．1．4 基于八木天线的双层圆极化天线研究

4．1．5 基于八木天线的双层双频带天线

4．2 基于八木天线的双频带转换器研究

4．3 双频带微带贴片八木天线的研究

4．3．1 双频带微带贴片八木天线的模型设计

4．3．2 双频带微带贴片八木天线的仿真分析

4．3．3 实物测试及性能分析

4．4 本章小结

第5章 多频带印刷单极子天线的设计

5．1 单极子天线的常见模型

5．2 单极子天线的工作原理

5．3 手型多频带天线的设计

5．3．1 天线模型设计

5．3．2 天线的仿真结果

5．4 应用于WLAN／WIMAX的多频带天线设计

5．4．1 多频段印刷单极子天线的结构模型

5．4．2 多频段印刷单极子天线的辐射机理

5．4．3 多频段印刷单极子天线的仿真

5．4．4 多频段印刷单极子天线的制作及测试分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文总结

6．2 论文展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢