宽带介质谐振器天线分析与研究

摘要

随着现代无线通信技术的发展和无线产品的普及，人们对于无线通信系统中必不可少的天线也提出了更高的要求，例如:重量轻、性能优、成本低以及体积小。传统的天线由于在高频段时候的损耗太高，而在低频段的时候几何尺寸大等缺点，在现代无线通信系统中的应用受到了很多限制，所以人们迫切地希望能有新型天线的出现。介质谐振器天线由于具有天线尺寸小、介质损耗小、不存在表面波损耗、可以方便地设计成任意三维形状以及馈电方式简单等优点，引起了人们的广泛关注，是目前研究的一个热点。
　　 本论文首先介绍天线与介质谐振器的基础理论以及有关参数，然后讨论介质谐振器天线的馈电以及天线的数值计算方法，以这些理论为基础，然后分析了三种常见的介质谐振器天线，包括了它们的谐振频率以及品质因数。接下来，给出自己设计的三个天线，第一个天线为堆叠三个小的介质谐振器天线成一个大的天线，第二个为圆锥形的天线，第三个为单极子天线与介质谐振器天线组合起来的天线，通过性能分析以及参数优化之后，最终三个天线分别实现了76％、86％以及82％的相对带宽。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究进展和现状

1．3 论文结构安排

2．DRA理论和分析

2．1 天线原理

2．2 天线参数

2．2．1 谐振频率

2．2．2 输入阻抗

2．2．3 反射系数和驻波比

2．2．4 定向性和增益

2．2．5 带宽及相对带宽

2．3 介质谐振器原理

2．4 介质谐振器参数

2．4．1 介电常数

2．4．2 品质因数

2．4．3 谐振波长

2．5 DRA馈电方式

2．5．1 微带槽耦合馈电

2．5．2 微带线直接耦合馈电

2．5．3 同轴探针馈电

2．5．4 共面波导馈电

2．6 天线数值算法

2．6．1 矩量法

2．6．2 有限元法

2．6．3 有限体积法

2．6．4 时域有限差分方法

2．6．5 各算法比较

2．7 常见DRA分析

2．7．1 半球形DRA

2．7．2 圆柱体DRA

2．7．3 长方体DRA

2．8 小结

3．堆叠DRA设计

3．1 天线结构

3．2 天线分析与优化

3．2．1 堆叠方式分析

3．2．2 天线半径分析

3．2．3 天线高度分析

3．2．4 基板材料分析

3．2．5 最终结果

3．3 堆叠与非堆叠性能对比

3．4 小结

4．圆锥形DRA设计

4．1 天线结构

4．2 天线分析与优化

4．2．1 天线高度分析

4．2．2 天线半径分析

4．2．3 同轴探针高度分析

4．2．4 最终结果

4．3 小结

5．单极子DRA设计

5．1 天线结构

5．2 天线分析与优化

5．2．1 下截面半径分析

5．2．2 上截面半径分析

5．2．3 单极子长度分析

5．2．4 天线高度分析

5．2．5 打孔半径分析

5．2．6 最终结果

5．3 小结

6．总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录