基于电抗加载的双频微带天线设计与仿真

摘要

微带天线由于其自身具有的体积小、质量轻、容易实现共形和易于制造等优点受到了相关学者和工程上的广泛关注。双频天线因其在无线通信领域中广泛的应用价值成为天线研究领域中重要的领域。而微带天线通过简单的方法便能实现双频工作，常用的方法有多模法、多片法、电抗加载法等。　　基于专业的三维电磁仿真软件，本文提出了三种微波段的双频微带天线，并通过VBA宏语言来实现建模、批量定义软件仿真监视器，参数设置等功能。本文以工作于3.98GHz的矩形微带天线为模板，对矩形微带天线进行设计，第一种通过对微带天线边缘进行开口设计形成E字形贴片，工作频段为3.98GHz和5.825GHz，在这两个工作频点可达到的增益分别为3.321dB和3.252dB，第二种通过对矩形微带天线贴片内部开对称双缝实现双频工作，工作频段为3.94GHz和5.668GHz，可实现的增益分别为3.2dB和3.222dB。第三种是通过对第二种天线进行调整在辐射边进行开缝设计。并分别分析了三种双频天线的在各自双频点的贴片表面电流分布和工作模式，由电流分布可知，双频工作的第一个工作模式为贴片天线的主模，而第二个工作模式为贴片开缝激发的新的模式。另外还对尺寸参数给天线工作频段和性能分别进行分析，发现开缝引起的贴片表面电流路径延长给天线的工作频移带来主要贡献，另外增益随尺寸的变化与尺寸给S参数带来的谐振峰强度变化规律有着很密切的关系，谐振峰强度越强意味着天线在馈电点被反射的能量越弱，从某种程度上加强了天线的增益。除此之外，通过分析天线在谐振频点的损耗，得知开口设计一定程度上可以加大天线向外辐射能量的口径，但也会给天线带来额外的欧姆损耗。经过对这三种天线进行仿真和分析，结果表明无论是在谐振边还是辐射边进行开缝都能得到很好地双频特性。

目录

第1章 绪 论

1.1微带天线的研究背景

1.2微带天线的发展现状

1.3 本文的研究内容

第2章 微带天线的相关理论及其双频技术

2.1微带天线的基本理论

2.1.1 微带天线的定义

2.1.2 微带天线的辐射机理

2.1.3 微带天线的馈电方法

2.2 微带天线的分析方法

2.2.1 传输线模型

2.2.2 空腔模型

2.2.3 多端口网络模型

2.2.4 全波分析法

2.3 微带天线的主要技术参数

2.3.1 带宽

2.3.2 方向性、增益及效率

2.3.3 极化特性

2.4 微带天线双频技术

2.4.1 矩形微带天线的设计

2.4.2. 微带天线的双频技术

2.5 本章小结

第3章 三维电磁场仿真软件

3.1 电磁仿真的软件建模和使用

3.2 电磁仿真软件的外部控制

3.2.1宏及宏语言

3.2.2电磁仿真监视器

第4章 电抗加载双频微带天线的设计与仿真

4.1 E字型双频微带天线设计与仿真

4.1.1 E字型双频微带天线的结构

4.1.2 E字型双频微带天线的性能分析

4.1.3 E字型双频微带天线受尺寸参数的影响规律

4.1.4 E字型双频微带天线仿真相关的VBA语言

4.2 对称双缝双频微带天线设计与仿真

4.2.1 对称双缝双频微带天线的结构

4.2.2 对称双缝双频微带天线的性能分析

4.2.3 对称双缝双频微带天线受尺寸参数的影响规律

4.2.4 对称双缝双频微带天线的宽带实现

4.2.5 对称双缝双频微带天线仿真相关的VBA语言

4.3 辐射边对称双缝双频微带天线设计与仿真

4.3.1 辐射边对称双缝双频微带天线的结构

4.3.2 辐射边对称双缝双频微带天线的性能分析

4.3.3 辐射边对称双缝双频微带天线受尺寸参数的影响规律

4.3.4 辐射边对称双缝双频微带天线仿真相关的VBA语言

4.4 双频微带天线对比分析

结论

参考文献

致谢