小型微带天线的研究

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1、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

2、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，

3、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部成为了一个很有吸引力的建议，并且在一些无线接收设备中得以实现。上世纪90年代至今，无线通信技术和电子技术得到了迅猛发展，传统的天线已经跟不上无线电子设备的小型化的步伐。微带天线是20世纪70年代初期研制成功的一种新型天线。和常用的微波天线相比，它有如下一些优点：体积小，重量轻

4、，低剖面，能与载体共形，制造简单，成本低；电气上的特点是能得到单方向的宽瓣方向图，最大辐射方向在平面的法线方向，易于和微带线路集成，易于实现线极化或圆极化。相同结构的微带天线可以组成微带天线阵，以获得更高的增益和更大的带宽。因此微带天线得到愈来愈广泛的重视。微带天线分为三大类：微带帖片天线，微带缝天线，微带行波天线。此外，微带贴片天线是指谐振式微带贴片天线。这种天线最大的特点是效率高，但阻抗频带较窄。微带缝天线的带宽比微带贴片天线要宽，特别是宽矩形缝。但此天线在要求单方向辐射时，厚度比贴片天线要大。另外，分析和设计这种天线要比贴片式天线困难些，限制了其应用范围。微带行波

5、天线可以获得比较大的带宽，但这种天线的效率较低，并且在分析方法上还不很成熟，因此其应用范围不很广泛。微带贴片天线以其相对效率高，分析方法成熟而得到广泛的应用。但由于这种天线的带宽较窄，使其应用受到限制。目前，微带天线小型化技术的理论水平和技术条件还有待提高，在一定程度上制约了微带天线的发展。微带天线尺寸的减小通常引起天线性能的下降。比如天线的带宽会减小，天线的表面波会增加，天线的增益会降低等等。在微带天线设计的仿真领域中，开法了很多商业电磁仿真软件，比如HFSS，ADS，CST等等。这些软件应其友好的图形界面、丰富的参数转换和图表输出功能，极大地提高了天线设计的效率，缩

6、减了天线开发的周期。在微带天线的实际应用中，小型化微带天线已经广泛地应用在个人通讯系统(PCS)、无线局域网络(WLAN)、全球定位系统(GPS)和射频识别系统(RFID)等领域中。1.3宽带微带天线天线的各项电参数，包括：输入阻抗、天线方向图、天线增益、极化特性和波束宽度等，都与频率有关，是针对某一工作频率而设计的。当天线的工作频率偏离设计频率时，天线的各项电参数会产生相应的变化，如：输入阻抗和极化特性变差，主瓣宽度增大，旁瓣电平增高，增益系数降低等。在实际应用中，天线并非工作在一个固定的频率点，而是有一定的频率范围。当工作频率发生变化时，天线的相关电参数不超过规定的

7、范围，这一频率范围称为频带宽度，简称天线的带宽。天线带宽的定义有两类：绝对带宽和相对带宽。绝对带宽的定义为：（1.1）其中，和分别为-10dB点的最高和最低截止频率。相对带宽有多种表示方法，在通信领域常用的相对带宽指系统绝对带宽与中频之比。中频表示系统的工作频段，它是高、低截止频率的算术平均值，即：（1.2）相对带宽定义为:（1.3）这一定义常用在窄带通信和雷达系统中。另外一种常用的相对带宽表示方法为高低端频率比，即：（1.4）这一表示方法常用于宽带通信领域中。一般而言，相对带宽<1％的为窄带；1％<相对带宽<20％的称为宽带；相对带宽>