宽频及双频介质谐振天线的研究与设计

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1、宽频及双频介质谐振天线的研究与设计作者姓名魏明导师姓名、职称刘英教授一级学科电子科学与技术二级学科电磁场与微波技术申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码107011202120981学号分类号TN82TN82公开密级西安电子科技大学硕士学位论文宽频及双频介质谐振天线的研究与设计作者姓名：魏明一级学科：电子科学与技术二级学科：电磁场与微波技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：刘英教授2014提交日期：年12月StudyonandDesignofBroadbandandDual-bandDielectricResonato

2、rAntennaAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByWeimingSupervisor:Prof.LiuyingDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的

3、内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段

4、保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要为了提高和改善无线通讯系统中信号传输的速度和质量，移动通信标准不断更替。这就促使无线系统中的主要部件—天线要更具兼容性。宽频以及双频带技术能够覆盖多个工作频带，因而能够同时兼容多个通信标准。因此，对于双频以及宽频带天线的理论知识和设计方法的研究具有非常重要的实际意义。介质谐振天线因其小体积、低损耗、高辐射效率等特点受到广泛关注。对于传统平面天线来说，当工作频率升高时，天线本身

5、的欧姆损耗也会随之恶化，这对天线性能会产生严重的影响。然而，介质谐振天线具有独特且简单的结构，因而几乎不存在表面波损耗和欧姆损耗。因此，无论是在无线通讯领域还是毫米波雷达领域，介质谐振天线都显示出巨大的发展潜力。本文主要设计了一种双频介质谐振天线和两种宽频带介质谐振天线，可概括为：1.设计了一种新型双频介质谐振天线。基于微扰的Sierpinski分形结构，经过两次迭代，该修饰过的三角形介质谐振天线可同时覆盖两个工作频带，并且具有宽带特性。天线的整体尺寸为0.32λ×0.27λλ×0.17（工作频率为2.4GHz）或者0.47λ××0.43λλ0

6、.24（工作频率为3.5GHz），λ为天线在工作频率处自由空间中的波长。实测结果表明，该天线-10dB相对阻抗带宽分别为14.46%（2.25—2.60GHz）和27.78%（3.10—4.10GHz），可以完全覆盖无线局域网（wirelesslocalareanetwork，WLAN）2.4—2.484GHz和全球微波互联（worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，WiMAX）3.4—3.69GHz。同时，天线在这两个频带内的最大增益分别为5.58dB和5.51dB。2.设计了一种宽频带矩形介质谐

7、振天线。该设计引入U型缝隙实现两种功能：一是作为该矩形介质谐振天线的馈电结构；二是同时作为有效的辐射单元。同时，增加寄生H型缝隙来改善阻抗匹配。介质板和介质谐振器之间增加了一层空气间隙可以进一步展宽带宽。实测结果表明，该天线-10dB相对阻抗带宽可达73.72%，最大增益为7.0dB。同时，天线的整体尺寸（包括地板）仅为0.71λ××0.71λλ0.17(λ为天线工作在中心频率时的波长)。3.设计了一种低剖面宽带介质谐振天线。该设计采用多层结构，即上层为两块高介电常数（介电常数约为93）的介质谐振器，中间层为低介电常数的介质板，最下面一层为地板

8、，从而实现低剖面和宽带宽的特性。实测结果表明，天线的-10dB相对阻抗带宽可达10.49%，并且在整个工作频带内增益均大于6dB，交I西安电子科技大学