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小型化多频微带天线的研究与设计

黄振华  
【摘要】: 移动通信的迅猛发展,对应用于无线通信系统的天线提出了小型化、宽频带、多频段工作等要求。微带天线具有结构紧凑、剖面低、重量轻、容易制造、能与微波电路集成等诸多优点,能够很好的满足这些系统的需求,是一个很好的选择。本文首先回顾了微带天线的发展历程,从微带天线的提出到迅速发展和广泛应用,并简单介绍了微带天线的发展现状以及小型化多频段微带天线的研究背景和最新进展。 然后,本文介绍了微带天线的基本理论和分析方法,包括经典的理论分析方法和目前主要的数值计算方法,并简单总结了目前运用于微带天线的一些最新技术。同时,利用C++语言编程实现了用于一个超宽带矩形缝隙天线分析的时域有限差(FDTD)分法,数值仿真结果验证了该方法的有效性和本程序的正确性。 最后,本文运用专业电磁仿真软件仿真设计了若干小型化多频微带天线。本文首先提出了一种新型h形双频以及h形变形多频微带天线,并对其谐振频率进行了理论预测、电磁仿真以及实验测量,结果表明这三种方法得到的谐振频率点基本吻合,验证了本文提出的将这两种微带天线看作是微带振子的组合体的假设。之后本文又设计了一种基于PIFA结构的小型化三频微带天线,该天线可以应用于WLAN 2.4/5 GHz和将来可能的Wimax 3.5 GHz频段。仿真和实测结果表明,这些天线能够适应当前无线通信系统的应用需求。


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