一种小型超宽带微带天线

文章编号：1005-6122（2011）02-0060-03

一种小型超宽带微带天线*

官伯然曹建伟

（杭州电子科技大学天线与微波技术研究所，杭州310018）

摘要：给出了一种小型化超宽带微带天线，该天线采用微带线对半圆形和矩形组成的阶梯状辐射单元进行馈电，基板背面为相似形缺陷地结构窗口。天线参数采用电磁仿真软件CST进行仿真和优化。所设计的小型化超宽带微带天线相对带宽达144．9%（2．15 13．47GHz），带内回波损耗均在－10dB以下，整个工作频段内天线的增益平均在4dB以上，天线的辐射方向图形状在频带内基本保持不变。该天线具有结构紧凑和形状简单的特点，易于加工和集成。最终实际制作了天线样品，并进行了测试，实测数据与仿真结果吻合良好。实验结果表明该微带天线具有良好的小型化和超宽带特性。

关键词：超宽带，小型化，微带天线，缺陷地结构

A Small Size Ultra-wideband Microstrip Antenna

GUAN Bo-ran，CAO Jian-wei

（Institute of Antenna and Microwave Technology，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou310018，China）

Abstract：A compact ultra-wideband microstrip antenna is presented in the paper．The radiating element of this an-tenna is made up of semicircle plane and rectangle planes，which are fed by microstrip line．The same window of Defected Ground Structre（DGS）is etched on the back of the microstrip antenna．The performance of the antenna is simulated and op-timized by CST．The simulate result shows that the relative bandwidth of the designed antenna is over144．9%（2．15 13．47GHz），and the return loss is less than－10dB．The average gain is over4dB in the operating range．The radiation pattern is remained almost same type in the operating range．In addition to small size and simple shapes，the antenna is also easier to be fabricated and integrated．Finally，a sample antenna is fabricated and the performance is tested．The measured result shows a good agreement with the simulated one．The experimental results show that the microstrip antenna has the advantages of small size and UWB characteristic．

Key words：ultra-wideband，small size，microstrip antenna，DGS

引言

随着现代通讯系统的飞速发展，通信设备的体积不断减小，通信频带不断向宽频带、高频段发展，对通信设备提出了越来越高的要求，推动了作为通信系统中的关键部件天线的小型化和宽带化的发展。2002年FCC将3．1 10．6GHz频段划归为超宽带（UWB）的民用频段［1］。UWB天线是超宽带通信的关键部件之一。超宽带天线在电气指标上需要满足输入端反射特性、辐射方向图和增益等指标。

微带天线是一种用微带贴片作为辐射单元的天线，由于其结构简单、体积小、重量轻、易于集成等优点，得到了广泛的应用。由于其频带窄的缺点限制了微带天线的发展［2-4］，近年来微带天线的小型化和宽带技术越来越受到大家的重视［5-6］。目前国内外采用的小型化技术有：采用高介电常数或高磁导率的特殊材料基片（如LTCC）、改变电流路径、天线加载、附加有源网络等方法［1-6，8-9］。宽带化技术有渐变结构、增大基板厚度、降低基板的相对介电常数、引入寄生元等方法［2，4-6，11-12］。

本文通过对一种缺陷地类型的超宽带微带天线［10］进行仿真研究得出，除了在辐射单元下面采用缺陷地结构外，如果在馈电部位也采用缺陷地结构，不仅能使得天线的带宽加宽，而且还可以使天线的

第27卷第2期2011年4月

微波学报

JOURNAL OF MICROWAVES

Vol．27No．2

Apr．2011

*收稿日期：2011-01-08；修回日期：2011-03-27

基金项目：国家自然科学基金（60673143），浙江省科技计划（2006C21020）项目

尺寸减小。本文采用CST 软件，通过对影响天线特

性阻抗和辐射性能的参数进行优化仿真，最后确定天线最佳尺寸，制作了实物并且加以测试，最终得到

一种性能更好的小型化超宽带微带天线。

1天线结构

天线结构如图1所示，天线的正面是由半圆形和矩形组成的阶梯状辐射单元，并且用50Ω的微带线进行馈电，如图1（a ）所示。在天线背面的地板上开了两个窗口，一个是在辐射单元背面开的与天线辐射单元形状相似的比较大的窗口，另一个是在馈电线背面开一个小的矩形窗口，如图1（b ）所示

。

图1天线结构图

在微带贴片的不同位置开不同形状的窗口可以等效成引入阻抗匹配元件，因此在接地板的适当位置处开窗口可改变微带天线的辐射条件和阻抗特性，并能展宽频带。辐射单元的渐变结构能影响贴片上的电流分布，能够调节天线的特性阻抗和辐射特性。这都会对天线的带宽和面积产生影响，如果选择合适的尺寸可以达到最优效果。

2仿真结果

利用CST 软件对这种小型化超宽带微带天线进行了性能仿真和优化。经过优化仿真得到一个带宽在2．15 13．47GHz 范围内回波损耗均在－10dB 以下的小型化UBW 微带天线。

图2所示为在天线尺寸完全相同的情况下馈线背面开窗和没开窗情况下回波损耗的仿真结果比较。从图2可以看出，馈线背面有开窗口的情况比没有开窗口的情况，在2．15 13．47GHz 频带范围内回波损耗更好，特别是随着频率越来越高效果也越明显，因此可以得出，在馈线底面开窗口能较好地改善天线在高频段的回波损耗特性，天线能得到更宽的频带。

图3

所示为馈线背面开窗时的天线增益仿真结

图2

馈线背面开窗和没开窗的S 11的比较结果

果，从图中可以看出，在整个工作频带内天线的平均

增益在4dB 以上，只有在低端有几个频段的增益在4dB 以下，但是也基本都在3dB 以上。图4所示为

天线在3．4GHz 、

7．17GHz 、10．8GHz 这3个频点的辐射方向图。从图中可以看出，在整个频带范围内

天线都能保持比较稳定的辐射方向

。

图3

增益图

图4

辐射方向图

从图2和图3可以看出，馈电背面开窗口的天线在带宽和阻抗特性上都满足了UWB 通信的要求，并且天线还有较高而且稳定的增益，同时还将截止频率扩展到了13．74GHz 。从图4可以看出天线在整个工作带宽内的辐射方向图基本保持不变，这进一步满足了UWB 通信要求。

图5所示为天线在形状和尺寸完全相同时，采用介电常数分别为4．4和2．55的基板时回波损耗的比较。在仿真计算结果中，采用介电常数为2．55的板

1

6第27卷第2期官伯然等：一种小型超宽带微带天线

材时，当频率接近20GHz 的时候，

S 11仍然是在－10dB 以下。因此中可以得出，如果采用介电常数小的板材，天线能得到更宽的带宽，虽然低端的频率稍

微有些增大，

但是高端的频率却有了很大的提高

。图5介电常数为4．4和2．55时S 11的比较结果

图6所示为天线采用介电常数为4．4的板材，

厚度分别为1．1mm 、

0．95mm 和0．85mm 时的回波损耗的比较，从图中可看出不同的板材厚度对天线

高低端性能会产生不同的影响

。

图6

厚度为1．1mm 、

0．95mm 和0．85mm 时S 11的比较结果

所以根据实际情况可以选择合适的介电常数和合适厚度的板材，天线可以达到所需的带宽和比较好的性能，同时可以根据实际情况进一步对天线的尺寸进行优化以达到更好的性能，以适应不同情况下的特殊要求。

3实验结果

根据前面的仿真结果，最后进行了实物制作，实

物所采用的是用介电常数为4．4、厚度为0．95mm 的FR4板材。经过仿真优化后确定了天线的最佳尺寸，如图1所示，整个天线的尺寸为50mm ?40mm ，其中W =50mm ，L =40mm ，r 1=20mm ，r 2=10mm ，l 0=2mm ，w 0=1mm ，l 1=23．6mm ，w 1=4．1mm ，l 2=34mm ，w 2=5mm ，l 3=3mm ，w 3=25mm ，l 4=10mm ，w 4=5mm ，l 5=17mm ，w 5=5mm ，w 6=14．935mm 。

天线实物图如图7所示，其中（a ）为天线的正反面，

（b ）为馈线背面窗口的细节图。最后做了测试，

测试和理论仿真S 11的比较结果如图8所示。从中可以看出，

在整个频段范围内反射特性与仿真计算结果基本吻合。在仿真优化过程中发现馈线背面窗口的位置和大小以及辐射单元与缺陷地之间的相

对位置这几个因素对天线性能影响很大。由于本天线实物是通过腐蚀加工而成，精度比较差，馈线背面窗口的位置和尺寸以及辐射单元和缺陷地之间的相对位置都存在误差，所以测试结果和仿真结果不能非常吻合

。

图7

天线实物图

图8

反射特性的测量结果和仿真结果比较

4结论

文中仿真优化并制作了一个小型化超宽带微带

天线，在整个宽带工作频段2．15 13．47GHz 内，该天线的回波损耗均在－10dB 以下；电压驻波系数都小于2；增益基本稳定在3 6dB 之间；并且该天线

具有比较稳定的辐射特性。与文献［

10］中带宽为126%（2．4 10．6GHz ）的天线相比，有更小的尺寸

和更大的介电常数，同时获得了更宽的带宽。由于所设计天线的尺寸比较小，因此比较容易集成。所以该天线是一种性能较好并且具有实用价值的小型

化超宽带微带天线。

（下转第92页）

有用的结论。影响介质耦合窗的热应力、机械应力的主要因素分别是所加热溶液和微波输入功率、腔体内压和介质耦合窗的厚度。不同条件下介质耦合窗的主要作用应力也不相同。所以，对于高温高压微波化学反应，当反应溶液、容器内压和输入功率不同时，介质耦合窗口上的热应力和机械应力也不尽相同，主要作用力当然就不相同，这时需要对这两个力重新进行分析比较．

对于高温高压微波化学反应器，当微波输入功率较大时，介质耦合窗上会产生较大的热应力；当腔体内压较大时，窗口上的机械应力也很大；但当窗口上的机械应力过大时，可以通过增加窗体厚度来减小这个力。

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1984：3767-3777

赵才曲女，1985年生，硕士生。主要研究方向：电磁场计算。

E-mail：

櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓

zcq19850501@163．com

（上接第62页）

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ter Wave Technology．2010，957-960

官伯然男，1955年生，博士生导师。主要研究方向：电磁场数值分析、超导电子技术。

E-mail：brguan@hdu．edu．cn

曹建伟男，1986年生，硕士研究生。现主要从事短波天线的研究。

E-mail：xiaohu0428@163．com

P波段小型化锯齿缝隙超宽带天线设计-易迪拓培训

第15卷第3期 空 军 工 程 大 学 学 报(自然科学版)Vol.15No.3 2014年6月 JOURNAL OF AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION ) Jun.2014 收稿日期:2013-11-22 基金项目:国家自然科学基金资助项目(61271100);陕西省自然科学基金资助项目(2010JZ010;2012JM8003) ;国家重点实验室基金资助项目(20131007) 作者简介:郭 蓉(1990-),女,陕西咸阳人,硕士生,主要从事微带天线研究.E -mail :ber y fl y in g @https://www.wendangku.net/doc/2010063188.html, *通信作者:曹祥玉(1964-),女,教授,博士生导师,主要从事天线与电磁兼容二电磁超材料等研究.E -mail :gjgj 9694@163. com 引用格式:郭蓉,曹祥玉,李思佳,等.P 波段小型化锯齿缝隙超宽带天线设计[J ].空军工程大学学报:自然科学版,2014,15(3):66-70.GUO Ron g ,CAO Xian gy u ,LI Si j ia ,et al.A desi g n of P -band miniaturized saw -tooth -ed g ed ultra -wideband antenna [J ].Journal of air force en g ineerin g universit y :natural science edition ,2014,15(3):66-70. P 波段小型化锯齿缝隙超宽带天线设计 郭 蓉, 曹祥玉, 李思佳, 张 昭, 徐雪飞 (空军工程大学信息与导航学院,陕西西安,710077) 摘要 设计了一种P 波段小型化超宽带天线三该天线采用微带线对五边形辐射单元进行馈电, 接地板上蚀刻了锯齿形边沿的矩形宽缝三通过天线参数的仿真优化,最终实现了相对带宽约95%二尺寸为0.27λ?0.17λ(λ为低频点的自由空间波长)的超宽带P 波段小型化印刷天线三仿真结果表明:天线的工作频带为300.5~848.8MHz ,带内回波损耗均在-10dB 以下,整个频段内天线的增益均在3dBi 以上,天线为全向辐射三该天线具有平面结构,形状简单,易于共形的特征三最后制作了天线样件并进行了测试,测量结果与仿真结果吻合较好三关键词 印刷宽缝天线;小型化;P 波段; 超宽带DOI 10.3969/j .issn .1009-3516.2014.03.016中图分类号 TN82 文献标志码 A 文章编号 1009-3516(2014)03-0066-05 A Desi g n of P -band Miniaturized Saw -tooth -ed g ed Ultra -wideband Antenna GUO Ron g ,CAO Xian g -y u ,LI Si -j ia ,ZHANG Zhao ,XU Xue -fei (Information and Navi g ation Colle g e ,Air Force En g ineerin g Universit y ,Xi ?an 710077,China )Abstract :A miniaturized ultra -wideband antenna is desi g ned in P band.The antenna is fed b y a p enta g on cou p led feedin g structure.An im p roved rectan g ular slot with saw -tooth ed g e is etched on the g round.The results of p arameters show that the bandwidth of the desi g ned antenna is 293.4~830.3MHz with relative bandwidth 95%and the return loss is less than -10dB.The size of the antenna is (is the wavelen g th of the lowest fre q uenc y ).The avera g e g ain is over 3dBi in the o p eratin g ran g e and the antenna is a kind of omni antenna.The antenna is a p lanar construction and is sim p le in sha p e and eas y in conformation.A sam p le antenna is fabricated and tested.The ex p erimental results are in g ood a g reement with the simula -tion results.Ke y words :p rinted wide -slot antenna ;miniaturization ;P band ;ultra -wideband 工作于P 波段的超宽带雷达(UWB SAR )具有很强的叶簇穿透能力,并能够探测地表下的隐蔽物三国际上至今已有多个P 波段的机载SAR 系统,如 FOA 的CARABAS [1],SRI 的FOLPEN [2] 系列等三 国内也进行了P 波段轨道超宽带SAR 和机载超宽 带SAR 的研究和实验[ 3-4] 三目前,工作在P 波段(230~1000MHz ) 的天线主要形式有蝶形天线二印刷偶极子天线二印刷单极子

一种小型超宽带微带天线

文章编号：1005-6122（2011）02-0060-03 一种小型超宽带微带天线* 官伯然曹建伟 （杭州电子科技大学天线与微波技术研究所，杭州310018） 摘要：给出了一种小型化超宽带微带天线，该天线采用微带线对半圆形和矩形组成的阶梯状辐射单元进行馈电，基板背面为相似形缺陷地结构窗口。天线参数采用电磁仿真软件CST进行仿真和优化。所设计的小型化超宽带微带天线相对带宽达144．9%（2．15 13．47GHz），带内回波损耗均在－10dB以下，整个工作频段内天线的增益平均在4dB以上，天线的辐射方向图形状在频带内基本保持不变。该天线具有结构紧凑和形状简单的特点，易于加工和集成。最终实际制作了天线样品，并进行了测试，实测数据与仿真结果吻合良好。实验结果表明该微带天线具有良好的小型化和超宽带特性。 关键词：超宽带，小型化，微带天线，缺陷地结构 A Small Size Ultra-wideband Microstrip Antenna GUAN Bo-ran，CAO Jian-wei （Institute of Antenna and Microwave Technology，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou310018，China） Abstract：A compact ultra-wideband microstrip antenna is presented in the paper．The radiating element of this an-tenna is made up of semicircle plane and rectangle planes，which are fed by microstrip line．The same window of Defected Ground Structre（DGS）is etched on the back of the microstrip antenna．The performance of the antenna is simulated and op-timized by CST．The simulate result shows that the relative bandwidth of the designed antenna is over144．9%（2．15 13．47GHz），and the return loss is less than－10dB．The average gain is over4dB in the operating range．The radiation pattern is remained almost same type in the operating range．In addition to small size and simple shapes，the antenna is also easier to be fabricated and integrated．Finally，a sample antenna is fabricated and the performance is tested．The measured result shows a good agreement with the simulated one．The experimental results show that the microstrip antenna has the advantages of small size and UWB characteristic． Key words：ultra-wideband，small size，microstrip antenna，DGS 引言 随着现代通讯系统的飞速发展，通信设备的体积不断减小，通信频带不断向宽频带、高频段发展，对通信设备提出了越来越高的要求，推动了作为通信系统中的关键部件天线的小型化和宽带化的发展。2002年FCC将3．1 10．6GHz频段划归为超宽带（UWB）的民用频段［1］。UWB天线是超宽带通信的关键部件之一。超宽带天线在电气指标上需要满足输入端反射特性、辐射方向图和增益等指标。 微带天线是一种用微带贴片作为辐射单元的天线，由于其结构简单、体积小、重量轻、易于集成等优点，得到了广泛的应用。由于其频带窄的缺点限制了微带天线的发展［2-4］，近年来微带天线的小型化和宽带技术越来越受到大家的重视［5-6］。目前国内外采用的小型化技术有：采用高介电常数或高磁导率的特殊材料基片（如LTCC）、改变电流路径、天线加载、附加有源网络等方法［1-6，8-9］。宽带化技术有渐变结构、增大基板厚度、降低基板的相对介电常数、引入寄生元等方法［2，4-6，11-12］。 本文通过对一种缺陷地类型的超宽带微带天线［10］进行仿真研究得出，除了在辐射单元下面采用缺陷地结构外，如果在馈电部位也采用缺陷地结构，不仅能使得天线的带宽加宽，而且还可以使天线的 第27卷第2期2011年4月 微波学报 JOURNAL OF MICROWAVES Vol．27No．2 Apr．2011 *收稿日期：2011-01-08；修回日期：2011-03-27 基金项目：国家自然科学基金（60673143），浙江省科技计划（2006C21020）项目

超宽带天线的研究与设计

超宽带天线的研究与设计 李庆娅李晰唐鸿燊 摘要：本文设计了一款差分微带超宽带天线，通过改变馈线和尺寸和接地板上缝隙的半径,优化了天线的性能，所实现的天线带宽为11.5 GHz，且有较好的辐射特性。在此基础上，通过在两贴片上对称地开槽，得到了在5 GHz处有陷波特性的超宽带天线。 关键词：超宽带天线；差分天线；带阻特性 Research and Design of Ultra-wideband Microstrip Antenna Li Qing-Ya, Li Xi, Tang Hong-Shen Abstract: In this paper, a differential microstrip ultra-wideband antenna is designed. It is optimized by changing dimensions of feeding line and radius of slot in the ground. The simulated and measured results show that the frequency bands of antenna is 11.5 GHz. Also, it has good radiation characteristics. Based on this, by etching the slot in the patch symmetrically, the ultra-wideband antenna with band-notch characteristics at 5 GHz is achieved. Key word s: Ultra-wideband antenna; differential antenna; band-notch characteristics 1 引言 近几年,随着超宽带(UWB)通信技术的快速发展，对应用于短距离无线通信系统中的天线提出了更高的要求，不仅要求天线尺寸小、剖面低、价格便宜，易于加工并可集成到无线电设备内部，同时，还要求天线阻抗带宽足够宽，以便覆盖整个UWB频段。美国联邦通信委员会(FCC)规定UWB信号的频段为3.1 GHz-10.6 GHz。这个通信频段中还存在划分给其他通信系统的频段，如5.15 GHz到5.35 GHz的IEEE802.11a 和5.75 GHz到5.85 GHz的Hiper-LAN/2。 在接地板上开缝是实现超宽带天线的方法之一，常见的缝隙形状如倒锥形[1]、矩形、半圆形、梯形[2]等。文献[2]中仿真优化并制作了一个小型化超宽带微带天线，在整个工作频段2.15-13.47 GHz内，该天线的回波损耗均在-10 dB以下，增益基本稳定在3~6 dB之间，并具有比较稳定的辐射特性。在超宽带天线的基础上通过在辐射贴片上开槽实现带阻特性，槽的形状有L形[3]、矩形[4]、E形[5]等，文献[5]提出了一种新型的具有双阻带特性的超宽带天线，制作出实物并验证了天线的超宽带和陷波特性，即在中心频率3.75 GHz和5.5 GHz附近的频带范围内具有良好的陷波特性。 本文首先设计了超宽带天线，研究了天线的回波损耗S11和辐射特性与天线环形接地板尺寸的关系，改善了天线的带宽。在此基础上，通过改变贴片和微带线的尺寸。并利用折合形开槽技术在贴片上开槽，有效实现阻带。 2 天线设计 本文设计天线结构如图1所示。图1(a)中天线的辐射贴片，位于介质基板的上表面，图1(b)是刻蚀了圆形缝隙的地，位于介质基板的下表面；天线采用介质为RogerS RT/duroid 6006，相对介电常数为6.15，厚为0.5mm的介质基板，尺寸为29.6 mm×33.6 mm；馈电部分为50欧的微带线。

小型化超宽带天线地模型仿真毕业(设计)论文设计

本科毕业设计（论文）题目：小型化超宽带天线的模型仿真

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

一种超宽带天线的设计与研究毕业设计论文

摘要 超宽带天线广泛应用于如电视、调频广播、遥测技术、宇航和卫星通信等领域中。尤其是近年来兴起的超宽带无线通信技术，使此类天线成为当今通信领域的研究焦点。 本文设计并研究了两种类型的超宽带天线，一种是带两个对称臂的矩形平面单极子天线，另一种是弯折结构的平面单极子天线。 所研究的第一种天线实现了在工作频率范围内回波损耗都在-10dB以下，基本满足了超宽带通信的要求，天线的工作频带是 2.7-9GHz。回波损耗与频率的关系曲线产生两个低峰值，特别适合于双频带通信使用。文中研究了通过改变切口尺寸、介质损耗对低峰值频率位置的影响关系，还讨论了端口大小对仿真准确度的影响，得到系列结论。 所研究的第二种天线实现了真正意义上超宽带天线，天线结构简单，易于构建，小尺寸、低剖面，能够在回波损耗小于-10dB条件下有效地工作在2.8~9.5GHz的频率范围。 天线采用热转印法自制了实验模型，并通过矢量网络分析仪测量了回波损耗与频率的关系曲线，测量结果与仿真结构基本吻合。 两种天线的研究还包含了增益和方向图等，从而对天线性能进行了全面分析。 关键词: 超宽带天线；单极子天线；有限元法；电磁仿真；热转印法

Abstract UWB antenna is widely used in television, FM radio, telemetry, aerospace and satellite communications fields. In particular, with the rise of ultra-wideband wireless communications technology in recent years, making such antennas become the focus of communication research field. This paper studies two types of ultra-wideband antenna, one is a symmetric planar monopole antenna with two symmetrical rectangular incision, the other is bent planar monopole antenna structure. The first designed antenna can satisfy the demand of UWB communication that the Return Loss of the antenna in the scope of working frequency, which is between 2.7-9GHz, is below -10dB. Return loss vs. frequency curves generated two low peaks, which is particularly suitable for dual-band communications. A study of the incision by changing the size of the low dielectric loss peak frequency position of the relationship between port size also discussed the impact on simulation accuracy, get series conclusion. The study of the second antenna to achieve a truly ultra-wideband antenna, the antenna structure is simple, easy to build, small size, low profile, can be less than-10dB return loss under the conditions of effective work in the 2.8 ~ 9.5GHz frequency range. Antenna made by heat transfer method of the experimental model, and vector network analyzer by measuring the return loss versus frequency curve, the measurement results and simulation of structure of the basic agreement. thermal transfer printing technology The study also includes two antenna gain and pattern, etc., and thus a comprehensive analysis of antenna performance. Key words: UWB antenna; monopole antenna; finite element method; electromagnetic simulation

小型化超宽带对周天线

小型化宽频带对周天线 周江昇1，周涛2 （1江南电子通信研究所，浙江嘉兴 314033） （2中科院上海微系统所，上海 200050） 摘要：本文设计了一种小型化宽频带的对周天线。采用对数周期天线设计的基本原理和电磁计算方法，结合末端振子加载的方式，达到缩减尺寸的目的。设计工作频段在200MHz～3000MHz的宽带对周天线，并利用Ansys 公司的HFSS电磁仿真软件进行建模、仿真、分析和优化。仿真结果显示，设计的对数周期天线在工作带宽内具有理想的增益和驻波比。 关键词：对数周期天线；小型化；宽频带； A Miniaturization Broadband Log-Periodic Dipole Antenna ZHOU Jiang-sheng1,ZHOU Tao2 （1Jiangnan electronic and communications research institute, Jiaxing Zhejiang, 314033） （2Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Shanghai, 200050） Abstract: A miniaturization broadband log-periodic dipole antenna is presented in this paper. The basic principle and electromagnetic calculation method and the terminal loaded dipole method are used to minimize the dimension of antenna. The operation frequency of the proposed antenna varies from 200MHz to 3000MHz, the full-wave electromagnetic simulation software Ansys HFSS is used to model, simulate, analysis and optimize the antenna. The simulation results show that the proposed antenna presents good characteristics as gain and VSWR. Key words: log-periodic dipole antenna;broadband;miniaturization; 1引言 现代通信系统中跳频、扩频技术的广泛应用，使得通信前端设备—天线，沿着宽带化、共用化的方向发展。同时，通信系统所追求的方便灵活性使得对天线小型化的要求也日益明显。而天线的性能很大程度上取决于天线的结构尺寸与波长的比值。也就是说，天线的尺寸相对于波长保持电小尺寸，才能得到较好的性能指标，一般为波长的四分之一左右，在应用上受到限制[1-2]。本文设计的末端加载对数周期天线要求工作频段在200MHz-3000MHz范围内，驻波比小于2.5，增益大于6dBi，纵向尺寸小于1.2m。 2 基本原理 对数周期偶极子天线和偶极子天线的基本参数及工作原理是相同的。对数周期天线(Log-Periodic dipole antenna，LP-DA)是基于缩比原理设计的天线，其特性是随频率的对数做周期性变化。所有振子尺寸以及振子之间的距离都有确定的比例关系，r为比例因子，表示各振子之间的比例关系；σ为间隔因子，表示相邻振子间的距离；另外天线的顶角为2α。3个参数是相互独立的，任意2参数即可决定天线的结构[3-4]，如图1所示。

超宽频微带天线设计

Ultra-Wideband Microstripe Antenna Design 陳建宏 Chien-Hung Chen 摘要 近十年來由於微帶天線具有體積小、重量輕、製作容易、價格低廉、可信度高，同時可附著於任何物體之表面上的特性，在無線通訊的應用上扮演著重要的角色。本文將利用全平面正方形單極微帶天線當作設計天線的原型，藉由調整金屬貼片的上緣、下緣部份與接地面的上緣部份來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。由模擬與實驗結果比較得知，可以發現其響應非常吻合，是一個適用於超寬頻通訊產品的天線。 關鍵詞：微帶天線、單極、超寬頻

、簡介 美國聯邦通信委員會（Federal Communication Commission,FCC）在西元2002年2月14日允許超寬頻技術使用於消費性電子產品上，並公佈了初步規格，FCC開放3.1GHz~10.6GHz提供超寬頻通信及測試使用。為了研究開發適用於此頻段的天線技術。將利用微帶天線的優點：體積小、重量輕、低成本、容易製作等特性，來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。 傳統的寬頻天線[2]中有行進波線天線（Traveling-Wave Wire Antenna）、螺旋形天線（Helical Antenna）、偶極圓錐形天線（Biconical Antenna）、單極圓錐形天線（Monoconical Antenna）、盤錐形天線（Discone Antenna）、袖子形天線（Sleeve Antenna）、渦狀天線（Spiral Antenna）和對數週期天線（Log-Periodic Antenna），不過其中適用於超寬頻系統的只有偶極圓錐形天線、單極圓錐形天線和盤錐形天線[3]。因為其不僅有大的輸入阻抗頻寬（Large Input Impedance Bandwidth）、其輻射場形（Radiation Pattern）也能控制在一定的頻寬中。 利用虛像法（Method of Image）[4]及接地面（Ground Plane）來使偶極天線變成單極天線，從早期的線型單極天線－窄頻（Narrowband），演化成單極圓錐形天線－中頻寬（Intermediate

433MHz小型微带天线的研究

宁波理工学院 毕业论文（设计）开题报告 题 目 433MHz 小型微带天线的研究 姓 名 学 号 专业班级 指导教师 学 院 开题日期

第1章文献综述 433MHz小型微带天线的研究 1.1 引言 随着无线通信技术的不断进步，无线通信设备开始朝着小型化、宽频段方向发展，具有轻、薄、短、小等特性的宽带无线产品将成为今后的主流。天线作为无线通信系统的门户，将对无线通信系统的性能产生最直接的影响。传统的偶极子天线尽管具有较好的传输特性，但其尺寸规格已无法适应小型化的发展趋势。微带天线体积小、质量轻、成本低、容易制造并且可以直接和射频微波电路集成，具有很大的实际应用价值，己成为天线研究中的热门主题之一。 1.2 国内外研究现状 1887 年著名物理学家赫兹设计并制造出第一对天线，从那以后在缩小天线的几何尺寸上，人们有着持续而浓厚的兴趣。在第二次世界大战期间，由于战争的需要，降低高度和约束尺寸的天线得到了发展。自那时以来，对缩小天线的尺寸提出了越来越高的要求。上世纪60 年代，在工程应用中，对天线提出的要求有： 1) 飞机天线——较低的空气阻力； 2) 车辆天线——隐蔽性和机动性； 3) 雷达天线——减小平台的反射； 以上的要求都与缩小天线的尺寸有关，于是各式各样的专用小辐射器应运而生。上世纪70 年代，由于集成半导体技术的迅速发展，各种电子设备趋于小型化，此时天线便成为了无线通信系统中最笨重的部件。于是，匹配技术和自谐振技术得到了发展，这两种技术不但缩小了天线的尺寸，而且不影响天线的带宽和效率。值得一提的是，缩小了天线的尺寸，会引起天线的某种或某些性能的下降。所以在设计过程中，要充分结合天线具体的工作情况，不能一味地追求小型化，而忽略了天线其他重要的性能。上世纪80 年代，将天线合成到无线通信设备内

宽带微带天线技术的探讨

宽带微带天线技术的探讨 摘要：随着现代通信和雷达技术的飞速发展，宽频带技术已经成为当前微带天线的研究重点。概述了微带天线实现宽频带所采用的主要措施及各自的优缺点，并介绍了分析方法以及目前常用的设计软件。 关键词：微带天线；宽频带；雷达；通信 近些年来,天线作为通信、广播、雷达、制导等无线电应用系统的关键设备在功能、设计及制造工艺上都发生了巨大变化。尤其微带天线以他重量轻、可共形、易集成、便于匹配等优点获得了更多青睐。尤其在移动通信和个人通信中，微带天线的地位在将来的发展中将无可比拟。然而，一般单层微带天线的带宽只有0.7%～7%，频带窄这一主要缺点又制约了他的发展。目前，很多的研究人员致力于展宽微带天线的带宽采用了各种方法，使得天线单元的带宽达到了13%，16%，25%甚至40%（SWR<2 1宽带微带天线的发展概况和动态 目前，微带天线的宽带技术有以下几种： 1.1采用特殊材料的介质基片 微带天线阻抗频带窄的根本原因在于他是一种谐振式天线，他的谐振特性犹如一个高Q 并联谐振电路。因此，展宽频带的基本途径是降低等效谐振电路的Q值。这样，可以采取增大基片厚度，降低基片的介电常数εr等方法实现。由于因辐射引起的Q值几乎与电厚度h／λ成反比，所以加厚基片是展宽频带的有效手段，但是基片加厚过大会引起表面波的明显激励。降低εr可以将带宽扩至1～2倍，同时可以减小表面波的影响，但要求馈线宽，需抑制辐射损耗的加大。目前，一个不常用但非常简单的降低Ｑ值的方法是采用大损耗基片或附加有耗材料。例如用铁氧体材料作基片可以明显展宽频带，且使贴片尺寸大为减小即实现了小型化，但由于损耗大，其效率很低［1］ 1.2附加阻抗匹配网络 这种方法实际上并不属于天线本身的问题，而是属于馈线匹配问题。由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽限制，因此采用馈线匹配技术就能使他工作于较宽频域上。例如采用简单的双枝节匹配技术，可将带宽增大至2倍左右。利用切比雪夫网络来综合宽频带阻抗匹配网络，可将带宽增大到4倍左右。 如图1所示的这种结构，由于采用探针馈电，所以不可避免地给天线附加了较大的输入电抗。因此根据传输线理论引入图中的传输线枝节（stub），使他与天线贴片共面并与贴片的辐射边相连。这样，他可以补偿馈电探针引起的输入电抗，使整个天线达到匹配。在这里，微带传输线枝节就充当了一个简单的匹配网络。因此，当天线和枝节的尺寸与位置设计合理时，微带天线的带宽可以达到25%［2］。这种天线结构简单，制作方便，匹配也比较易于实现。但

Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设计

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ Vivaldi基于CST的超宽带微带天线设 计 摘要天线，在任何无线电系统组成中，都是必不可少的组件。随着无线电通信技术的发展，天线在各个领域得到了广泛的应用。 超宽带技术是当今最具竞争力和发展前景的技术之一。其具有许多窄带系统无法比拟的优点，例如：高数据速率、低系统成本和抗多径效应,抗干扰性强、频谱覆盖范围广、距离分辨率高、对现有系统干扰小等。 由于无线电的应用频段被不断地扩展，进而促进了超宽带电磁学的产生。在超宽带频段内，时域特性的研究表明，时域电磁波是人类非常重要的资源，作为超宽带无线电系统中不可缺少的一员，超宽带天线的研究也因此变得相当有意义。 本论文主要研究了关于超宽带微带天线的设计。首先 1 / 30

介绍了天线及微带天线的基本理论，然后重点研究了超宽带天线，Vivaldi天线，详细分析设计了Vivaldi天线的传统模型，以及改进模型，并利用CST STUDIO SUITE 2010软件仿真，分析了Vivaldi天线可以使用的工作频率范围、性能以及尺寸等。5558 关键词天线，超宽带，CST，Vivaldi天线 毕业设计说明书外文摘要 TitleTheCST-basedUltra-WidebandMicrostrip AntennaDesign Abstract Antenna, in the composed of any radio system, are essential components. With the development of radio communication technology, the antenna has been widely applied in various fields.

超宽带天线设计与研究详解

超宽带天线的研究与设计 中文摘要 近几年来，超宽带天线的研究已经成为热潮。本文的思想也是研究小型化超宽带平板天线，让其在生活中的硬件设计产品中满足超宽带天线的技术需要。因为超宽带天线在WiMAX和WLAN的窄带系统和装载切口天线设计结构上产生的影响。实现WiMAX和WLAN频带的双凹槽在超宽带天线结构设计。在设计过程中主要是使用HFSS软件进行天线结构的仿真优化。主要利用了HFSS软件仿真和天线结构的优化设计过程。我们针对其超宽带天线的性能参数，相应的提升平面单极子天线的基础研究。传统平面单极子天线与狭槽，狭槽装载方法的横截面，提出了几种平面单极子天线从频域和时域研究，从而从单极子天线的相关性能参数出发，研究平面单极子天线在频率范围为3.1GHZ-11GHZ，使超宽带天线能够达到市场对硬件方面的应用需求。 关键词：平面单极子天线；超宽带；HFSS仿真 I

Research and design of ultra-wideband antenna Abstract In recent years, the research of ultra-wideband antenna has become a boom. Thought of this paper is to study ultra-wideband planar antenna miniaturization, let the life in the hardware design of the product satisfy the need of ultra-wideband antenna. Because of ultra-wideband antenna in WLAN and WiMAX narrowband systems and the impact loading of incision on the antenna design. Both WiMAX and WLAN band grooves in the ultra-wideband antenna structure design. In the design process is mainly using HFSS software for simulation of antenna structure optimization. Mainly using HFSS software simulation and optimization of the antenna structure design process. We according to the performance of ultra-wideband antenna parameters, the corresponding increase of planar monopole antenna of basic research. Traditional planar monopole antenna and the slot, slot loading method of cross section, and puts forward several planar monopole antenna from frequency domain and time domain research, thus starting from the related performance parameters of monopole antenna, the planar monopole antenna in the frequency range of 3.1 GHZ - 11 GHZ, the ultra-wideband antenna can meet the market demand for hardware applications. Key words: Planar monopole antenna; Ultra-Wideband; HFSS simulation 目录 I

一种新型微带贴片天线的优化设计

泉州师范学院 毕业论文（设计） 题目一种新型微带贴片天线的优化设计 物理信息工程学院电子信息科学与技术专业 07 级 1班学生姓名何丽敏学号 070303041 指导教师余燕忠职称副教授 完成日期 2011年4月 教务处制

一种新型微带贴片天线的优化设计 物理信息工程学院电子信息科学与技术专业070303041 何丽敏 指导教师：余燕忠副教授 【摘要】：由于普通微带贴片天线效率低，为了提高贴片天线的效率，提出一种容易制作的新型微带贴片天线。用HFSS 软件对它进行仿真，并对仿真的结果进行分析。与普通贴片天线进行比较，该天线提高了增益、降低了天线回波损耗。所提天线由于制作简单、性能优良，所以具有一定的实用价值。 【关键词】：微带贴片天线；HFSS；增益；回波损耗

目录 摘要 (1) 0. 引言 (3) 1. 微带天线的发展 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1概况 (5) 1.2发展趋势 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。 1.2.1小型化 (4) 1.2.2宽频带 (4) 1.2.3多功能 (4) 1.3应用 (4) 2. HFSS仿真软件 (5) 2.1 HFSS仿真软件基本功能 (5) 2.2HFSS仿真设计过程 (5) 3. 方案设计 (6) 4. 普通微带贴片天线设计过程 (6) 5. 正方形环缝的微带贴片天线设计过程 (7) 6. 圆形环缝的微带贴片天线设计过程 ................................................................................... 错误!未定义书签。 7. 两种环缝的微带贴片天线的性能比较 ............................................................................... 错误!未定义书签。 8.总结 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。致谢 . (19)

小型化微带天线的研究

摘要 近年来，随着个人通讯和移动通讯技术的迅速发展，在天线的设计上提出了小型化和宽频带的要求。而微带天线具有结构紧凑、外观优美、体积小重量轻.等优点，得到广泛的应用。但是，低增益、窄带宽的缺陷也限制了微带天线的使用。因此本文对微带天线最基本的小型化技术、宽频带技术进行了探讨、分析和归纳。在设计过程中，采用ANSOFT公司的电磁仿真软件——Ansoft HFSS，结合宽频带的设计方法，提出了一些简单的微带天线结构。 关键词：微带天线宽频带小型化 1 / 1

Abstract In recent years， the demand form miniaturization， multiband and broadband has been presented with rapid development of mobile communications. Therefore，the size of the antenna is required to be as small as possible.Microstrip antennas have several advantages over conventional monopole-like antenna for mobile handsets. They are less prone to damage， compact in total size and aesthetic from the appearance point of view. Unfortunately， some shortcomings of Microstrip antennas such as low gain， small bandwidth， etc， make them unfit for practical application. Therefore this paper， the basic microstrip antenna miniaturization technologies， broadband technologies are discussed，analyzed and summarized.During the design process， The use of electromagnetic simulation software of ANSOFT company—Ansoft HFSS，Made a number of simple microstrip antenna structure combination of broad-band design method. Keywords: Microstrip antenna ， Broadband ， Smaller 1 / 1