1. 研究目的与意义（文献综述）
随着移动通信的飞速发展，通信系统对天线带宽的要求越来越高，尤其是 2002 年 2 月fcc（美国联邦通讯委员会）将 3.1~10.6 ghz 频段划归为超宽带的民用频段后，超宽带天线逐渐成为研究热点。作为超宽带通信系统重要部件，超宽带天线设计是一项重要的工作，天线性能的好坏直接影响了系统的性能，所设计的超宽带天线必须拥有的特性包括极宽的带宽要求、稳定的增益、全向方向图及良好的时域特性等。
一般意义的超宽带天线的研究已有几十年的历史，并且已研制成了一些经典的超宽带天线结构。1941年，stratton和chu提出了类球体天线，是直接通过求解麦克斯韦方程得到天线的辐射性能，但这种方法不能应用到任意性状的天线。1943年schelkunoff提出了双锥天线，它可以简单地利用麦克斯韦方程求解，这种分析方法可以应用到许多其他性状的天线中，同时给出这些天线的阻抗特性的解析公式。现在双锥天线和它的变形天线，如圆锥形天线、蝶形天线等仍然被广泛应用到uwb系统中。1947年，在哈佛大学的美国辐射科学实验室正式规定了uwb天线的定义和概念，在这期间也提出了许多uwb天线，例如水滴形天线、套筒天线以及梯形天线等。50年代，提出了典型的非频变天线---螺旋天线，其中最著名的是等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线，螺旋天下可以提供10:1的带宽，具有圆极化和低轮廓的特性。1979年，gibson提出了一种按指数规律渐变的槽线天线，是一些具有非周期结构连续变化的天线，理论上它具有较大的带宽，而且高增益、线极化，随频率变化恒定增益。1982年，r.h.duhamel发明了正弦天线，它结构紧凑、低轮廓而且频带宽，比螺旋天线复杂，但可以提供相互正交的双线性极化，所以它可以作为极化分集天线或同时进行发送/接收操作天线。1999年，vtag发明了四面天线，尽管它的带宽可能没有其他天线的带宽那么宽，但有单向辐射、双线性极化和低轮廓等独特的优点。
国内大学在超宽带天线设计和理论研究领域也做出了许多贡献。中国工程物理研究院应用电子学研究所研制的同轴双锥天线和半抛物面冲击脉冲辐射天线，其同轴双锥天线效率为65%，在250m~1ghz频段，驻波比小于3。西北核技术研究所研制了线框馈电抛物反射面高功率辐射天线，辐射效率约为37%，增益为17.5db。国防科大电子科学与工程学院在加脊圆锥tem喇叭天线和平面tem喇叭天线的研究上成效显著。这些超宽带天线的应用仍然立足于雷达系统，并没有与民用超宽带系统相结合，因此，分析和研究民用超宽带天线具有重要的应用价值。
2. 研究的基本内容与方案
本次设计的基本内容是阻抗带宽为3GHz~10GHz的超宽带微带贴片天线的设计和优化。首先需要确定天线的介质基板和馈电结构，天线的介质基板材料的属性与天线的带宽性能以及尺寸大小有直接关系，所以需要考虑各方面的因素。根据超宽带天线的设计要求，本次设计中拟选择的天线介质基板的材料为 Rogers RT5880，其相对介电常数为 2.2。天线介质基板的厚度也与天线的性能和尺寸有一定的关系，综合考虑天线的辐射损耗和表面波，本次设计中拟设置天线介质基板的厚度为1mm。馈电结构拟采用的是微带线馈电，微带贴片和馈电结构刻蚀在介质基板的同一面，易于和其他系统集成，制作工艺比较简单；接着在常见的微带天线的基础之上进行带宽的拓展和性能的优化，使用 HFSS仿真软件建立天线的模型进行仿真分析，根据所得到的S参数和VSWR参数仿真结果曲线图判断该天线是否达到带宽要求，若没达到带宽要求，则继续对设计天线进行各参数尺寸值上的调整和优化，以达到设计要求。本次设计的预期目标是得到工作频带为3GHz至10GHz，驻波比小于2的超宽带微带贴片天线。
3. 研究计划与安排
第1周：明确任务，收集资料与文献，了解所选用的hfss仿真平台及其使用方法。
第2周：确定方案，完成开题报告初稿并提交。
第3周：完成开题报告检查。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]张凌.超宽带平面螺旋天线的研究与设计[d]. 成都：电子科技大学,2019.
[2]谢拥军，刘莹，李磊，等.hfss原理与工程应用[m]. 北京：科学出版社,2009.
[3]林昌禄，聂在平. 天线工程手册[m]. 北京：电子工业出版社，2002.
