1. 研究目的与意义
微带贴片天线是一种使用微带贴片作为辐射源的天线,以其尺寸小,剖面低,易集成,造价低等特性以及良好的性能受到广泛的关注。微带天线的结构其实较为简单,它是由贴在带有金属接地板的介质基片上的辐射贴片构成的;是一种使用贴片作为辐射源的天线。短路探针通过与馈点接近的短路探针,在谐振空腔中引入耦合电容,以实现小型化。通过调整短路针的加载位置,来改变天线的参数,从实验可知,短路针的位置应比同轴馈线更靠近边沿。短路针加载并不是使天线谐振频率降低而是产生了另一个频率较低的工作频段;从而当天线工作在同一频率时它的尺寸会明显减小,但也会造成天线带宽变小,增益降低,方向性变差的缺陷。用HFSS对短路针加载天线进行仿真,得到优良的参数,由此可以有效地缩小天线的尺寸,这在天线的小型化上有很大的用处。随着移动通信系统业务的不断增加,通信设备不断向小型化发展,对天线尺寸、集成化及工作频段的要求也越来越高。但是,在实际应用中,特别是在低于2GHz的低频带情况下工作时,微带贴片天线的尺寸仍显得过大。重量轻的小型天线,如手机、蓝牙、无线局域网等终端,对天线的小型化和紧凑性要求更高。目前,对传统的天线加载短路针的方法在小型化技术中应用极为广泛。
2. 国内外研究现状分析
自十九世纪,赫兹用天线成功接收到电磁波以来,天线技术发展迅速;在这之后,德尚教授在1935年首次提出利用微带线的辐射来制造微带微波天线的概念,而之后由于材料的限制,随后的一些年里对此方面的研究相对较少,直到二十世纪七十年代,最早的微带天线才得以被研制出来。
在这之后,微带天线在发展与应用中的优势才逐渐地体现出来,如体积小、重量轻、剖面薄、容易与载体共形、与集成电路的兼容性好、易于大批量制作等特点,并因此,在近几十年中得到了广泛的应用。
如今,微带贴片天线技术已日趋成熟。
3. 研究的基本内容与计划
高频结构仿真器hfss是一款三维全波电磁场仿真软件,可分析与仿真任意三维的无源结构的高频电磁场,并得到必要的参数。微带天线的结构较为简单,它是由贴在带有金属接地板的介质基片上的辐射贴片构成的;是一种使用贴片作为辐射源的天线。本毕业设计要求在熟练掌握hfss软件的使用方法的前提下;用ansofthfss软件建立起微带贴片天线的仿真模型,并对其进行仿真;根据仿真天线得到短路针加载天线的s参数图、方向图、阻抗图等。通过hfss软件对短路针加载的微带贴片天线进行研究所得的参数,与未加载短路针的天线所得的参数进行比较,从各项参数中体现出短路针加载的意义:短路针能够有效地缩小了天线的尺寸,并能使天线得到较好的阻抗特性和频率。
任务时间安排为:
2012年2月15日-2012年2月29日完成外文翻译、文献综述、开题报告;
3月1日-4月1日熟悉hfss软件,并能用此软件做出简单的模型;
4. 研究创新点
短路针加载并不是使天线谐振频率降低而是产生了另一个频率较低的工作频段;若是把加载短路针换成一个小电阻,此时天线的尺寸仍然会减小,天线的带宽较加载短路针时变宽了,使用此种方法可以在一定程度上弥补天线带宽过窄的问题。
在天线的小型化技术中,除了加载短路针之外,还有表面开槽的方法,这种方法突出的缺点是频带窄,增益小,效率低等;而短路针贴片天线也会造成相似的问题。
另外,光用短路针的方法还无法设计出较为实用的天线,需要考虑制约天线性能发展的其他因素,所以短路针加载技术应该与其它的优化技术共同作用于微带贴片天线。
