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1、 第53页题 目 一种小型化准自补超宽带天线的分析与设计 1、本论文的目的、意义 由于微带集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，微带天线以其众多优点，如体积小、重量轻、剖面薄、能与飞行器共形、易与有源器件和电路集成为单一模件、便于获得圆极化、易于实现双频带、双极化等，受到了广泛的重视和研究。但是由于其固有带宽窄、辐射效率低、功率容量小等缺点，对其应用产生了限制。如何克服这些缺点提升天线的性能成为微带天线研究的方向。本论文即是围绕天线宽带化进行的。关于天线宽带化的方法很多，自补结构是其中的一个重要手段，本文主要是利用HFSS微波仿真软件对适合这种特性的贴片天线进行仿真研究，对工作在超宽
2、带可获得良好特性的微带线准自补天线进行分析和优化并讨论了天线的尺寸、结构等对天线性能的影响。 2、学生应完成的任务:（1）搜索并阅读相关文献，了解超宽带技术的特点和发展现状。 （2）翻译一篇英文文献。 （3）学习微带天线和超宽带天线的基本原理。 （4）熟练掌握仿真软件HFSS的使用。 （5）用微波仿真软件HFSS实现准自补的超宽带天线的仿真。 （6）对该准自补天线进行仿真优化和分析。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 15 周）第一部分 搜集相关文献资料 （1周）第二部分 英文文献翻译 （1周）第三部分 学习微带天线和超宽带天线的基本理论 （4周）第四部分 仿真软件HFSS的学习 （3周）第
3、五部分 对天线进行对仿真、分析结果 （5周）第六部分 打印论文，准备答辩 （1周）备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要微带天线以其众多优点，如体积小、重量轻、剖面薄、能与飞行器共形、易与有源器件和电路集成为单一模件、具有多频段多极化工作能力，受到了广泛的重视和研究，但是微带天线的一个主要缺点是固有带宽窄，如何使用新的结构和技术扩展其带宽是超宽带天线研究的一个重要方向。本论文首先介绍了天线的基本知识，包括天线的分类和发展，天线研究的理论基础和主要特性参数，然后介绍了微带天线的基础知识和分析方法以及微带贴片天线的馈电方式，最后介绍了超宽带技术的特点和发展以及基本的超宽带天线
4、的结构原理。在此基础上通过使用仿真软件，对一种具有超宽带特性的准自补微带贴片天线进行了仿真和优化，在原尺寸下仿真结果达不到要求的情况下，使用分频段仿真的方法提高结果的准确性，并对各尺寸对天线性能的影响进行了讨论和分析，最后再综合调整部分尺寸参数，使结果尽量满足天线的设计目标，最后在优化的尺寸结构下该准自补天线工作带宽为2.86-10.7GHz，并在此频率范围内满足回波损耗系数小于-10dB。关键词：准自补；超宽带；微带天线Abstract Microstrip antenna for its many advantages, such as small size, light weight,
5、thin profile, with the aircraft conformal, easy integration with active devices and circuits into a single module, the ability to work with multi-band multi-polarization, has been widely attention and study, but a major drawback of microstrip antennas are inherently narrow bandwidth, how to use the
6、new structure and technologies to expand its bandwidth of UWB antenna is an important direction. This paper first introduces the basic knowledge of the antenna, including the classification and development of the antenna, the antenna of the theoretical basis and the main parameters, and then introdu
7、ces the basics of microstrip antenna and analytical methods, and microstrip patch antenna feed means.Finally, the characteristics of UWB technology and development, and basic structural principle of ultra-wideband antenna. On this basis, by using the HFSS simulation software, with ultra-wideband cha
8、racteristics of a quasi-self-complementary patch antenna simulation and optimization, simulation results in the original size fail to meet requirements under the circumstances, the use of sub-band simulation ways to improve the accuracy of the results, and the size of the antenna performance is disc
9、ussed and analyzed, and finally some dimensions of comprehensive adjustment to make the results as far as possible to meet the design goals of the antenna, the final size of the optimized structure of the quasi-self-complementary antenna working bandwidth of the antenna 2.86 - 10.7GHz, and in this f
10、requency range to meet the return loss coefficient is less than-10dB.key words：quasi-self-complementary,UWB,Microstrip antenna目 录第一章 绪论11.1 论文研究的意义和目的11.2 研究现状和发展趋势11.3 本文研究的主要内容2第二章 天线基础理论32.1 天线的定义和分类32.2 天线电磁理论基础32.3 天线性能参数62.3.1方向图62.3.2 效率与增益系数82.3.3 天线的极化92.3.4 天线的输入阻抗和驻波比102.3.5 频带宽度10第三章 微带天
11、线123.1 微带天线的发展和特点123.2 微带天线分析方法133.2.1传输线模型理论133.2.2 腔模理论153.2.3 全波分析理论163.3 微带天线的数值分析方法173.3.1 矩量法173.3.2 有限元法183.3.3 时域有限差分法193.4 微带天线的馈电方法213.4.1 微带线馈电213.4.2 同轴线馈电213.4.3 临近耦合馈电22第四章 超宽带天线介绍234.1超宽带UWB技术介绍234.1.1超宽带技术的特点234.1.2超宽带技术的频率划分254.1.3 超宽带技术与其它短距离无线技术的比较264.1.4 超宽带技术的典型应用274.2 超宽带技术原理介绍
12、284.3 超宽带天线结构314.3.1角形结构天线314.3.2自补结构天线314.3.3自相似天线334.3.4增大电流辐射面积334.3.5补偿与加载334.3.6 波纹喇叭天线344.3.7 多回路微带天线34第五章 准自补超宽带天线仿真与结果分析365.1本论文所仿真的宽频带天线365.2 使用软件建立模型375.2.1 对天线主体进行建模375.2.2 设置各边界条件以及激励375.3 原尺寸仿真结果385.4 结果分析及解决方法395.5 分频段仿真优化405.5.1 仿真结果405.4.2 对天线进行优化415.5 结果分析讨论48结 论49致 谢50参考文献51第一章 绪论1.1 论文研究的意义和目的微带天线具有低剖面、重量轻、体积小、易与飞行器共形，以及易与有源器件和微波电路集成的特点，广泛应用于卫星通信、雷达、移动通信、以及各种无线设备中。但微带天线本身具有窄频带、品质因数高、低效率的缺点，在很大程度上限制了它的应用，特别是在高速数据传输系统以及军用宽带无线系统的发展中，要求天线具有更宽的带宽。如何改善上述的缺点，充分利用优点已经成为目前通信领域里重要的研究课题。1本论文即是围绕微带天线超宽带化进行的，主要是利用HFSS微波仿真软件对工作在超
