基于层叠结构的贴片天线带宽增宽技术研究与天线设计

摘要

最近，国务院发布在未来几年内在全国实现电视、电话、计算机三网合一的政策，根据这项政策，业界提出一种家庭用大容量无线数据业务解决方案，其数据传输带宽约为400MHz。本文的主要内容是针对该无线方案中天线部分的设计而展开，目的是设计一种带宽在400MHz、中心频点为2.4GHz，具有较小体积和较低成本、能够适合大批量生产的微带天线。
　　 在本文中，我们主要是先采用ADS软件对业内常用的三角形阶梯微带天线进行仿真分析，确定该种天线的中心频点和对应尺寸，当天线单元的尺寸确定后，再在ADS软件中对天线的地板进行改进，用以增加天线的带宽特性。经过多次ADS软件仿真和改进之后，可以确定一种带宽在400MHz、频点为2.4GHz的天线结构和尺寸，并根据这些尺寸在FDTD软件当中进行建模仿真，以增加天线的设计精确性。仿真全部结束后根据仿真结果进行实物生产并进行测试，测试结果中中心频点与两个仿真软件符合良好，S11参数与FDTD软件更为接近，因此天线的改进将主要依靠FDTD的仿真进行解决。经过再次制板测试后，天线达到理想效果。
　　 本论文取得的主要成果如下：一进行了天线的数值模拟方法的对比研究，结果表明在天线设计当中ADS软件可以进行天线的初步设计，对天线的结构、尺寸、频点等参数能够初步确定；再由FDTD软件进行精确的分析与改进，使天线仿真达到理想效果，最后进行实物的测试与改进。这种方法在一些高端、复杂、高成本的天线设计当中能够使天线的设计过程大大简化，节省大量人力物力，不失为一种可靠有效的设计方法。二天线的设计取得良好的效果，实际测试带宽在500MHz左右、S11参数在-45dB以下，且批量测试结果一致性良好、成本较低、适合大批量生产，完全达到预先设计要求。

目录

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究工作和内容安排

第二章微带天线基础知识及电磁仿真分析方法

2.1概述

2.2微带天线的分类

2.3微带天线的馈电方法

2.3.1微带馈电

2.3.2同轴馈电

2.3.3电磁耦合馈电

2.4微带天线的理论分析方法

2.4.1传输线模型

2.4.2腔体模型

2.5微带天线的电磁仿真分析方法

2.5.1 FDTD仿真分析方法

2.5.2 ADS仿真分析方法

第三章贴片微带天线的带宽增宽技术及生产工艺

3.1微带天线的宽频技术

3.1.1层叠结构技术

3.1.2开槽技术

3.1.3附加阻抗匹配网络技术

3.2 微带天线的生产工艺

第四章2.4GHz层叠微带天线的设计方法与仿真分析

4.1概述

4.2天线设计的准备工作

4.3天线的仿真设计

4.3.1成熟天线产品的软件验证

4.3.2阶梯微带天线单元

4.4天线的FDTD仿真

4.4.1 FDTD算法基本原理

4.4.2 FDTD数据的后续处理

4.4.3阶梯单元的FDTD仿真

4.5本章总结

第五章天线的实物测试与优化

5.1天线的实物生产

5.2天线的实物测试

5.3本章总结

第六章总结

参考文献

攻读硕士期间发表的文章