一种用于WLAN的双频微带天线的设计与分析

1泉州师范学院毕业论文（设计）题目一种用于WLAN的双频微带天线的设计与分析物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业07级学生姓名刘文杰学号070303048指导教师余燕忠职称副教授完成日期2011年4月教务处制2一种用于WLAN的双频带微带天线的设计与分析物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业070303048刘文杰指导教师余燕忠副教授【摘要】对于频谱的资源日益紧张的现在通讯领域，迫切要求天线具有双极化的功能。利用AnsoftHFSS设计一个微带天线结构，使其具有双频带特性，微带天线的两个工作中心频率分别为2.4GHZ和5.8GHZ。本文提出并设计一款双频微带天线的结构，借助HFSS软件对该结构进行仿真。经过仿真分析，该天线的谐振频率分别为：2.53GHZ和6.05GHZ的相对带宽分别达到632%和10.8%，满足无线局域网的标准的要求。【关键词】AnsoftHFSS；微带天线；双频带；无线通讯。3目录引言..........................................................................................................................................................5第一章微带天线的简介........................................................................................................................61.1当今天线的发展趋势....................................................................................................................61.2微带天线研究的背景...................................................................................................................61.3双频微带天线的研究意义............................................................................................................6第二章双频微带天线设计....................................................................................................................72.1双频微带设计的任务....................................................................................................................72.2双频微带天线设计的基本要求....................................................................................................72.3双频微带天线设计方案论证........................................................................................................72.4ANSOFTHFSS软件的介绍............................................................................................................72.5ANSOFTHFSS设计的流程............................................................................................................92.6ANSOFTHFSS可显示的参数........................................................................................................92.7双频微带天线的设计过程........................................................................................................10第三章双频微带天线的仿真及分析..................................................................................................123.1天线的仿真图形..........................................................................................................................123.2改变天线的双缝宽度对天线的影响........................................................................................1443.3改变天线的双缝位置对天线的影响..........................................................................................173.4天线的改进方向..........................................................................................................................19第四章微带天线的优化设计..............................................................................................................204.1优化设计的定义.........................................................................................................................204.2优化设计的步骤..........................................................................................................................204.3对微带天线的优化设计............................................................................................................204.4优化后微带天线的性能............................................................................................................21第五章结束语.........................................................................................................错误!未定义书签。致谢...........................................................................................................................错误!未定义书签。4参考文献...................................................................................................................错误!未定义书签。英文摘要................................................................................................................................................265引言随着微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线要求的提高，和无线通信技术对收发设备要求可以同时在两个或者多个频段工作。在这种背景下，微带双频带天线得到了迅速的发展。无线局域网(WLAN)是计算机网络与无线通信相结合的技术。随着无线通信技术的飞速发展,无线局域网(WLAN)的应用范围越来越广。伴随着无线局域网(WLAN)中各项标准的出台,研制出适用于各种标准的WLAN天线是非常有意义的。根据WLAN标准的要求,WLAN天线应具有小型、频带宽、双频带的特点。而微带天线具有体积小、重量轻、成本低,易与微波集成电路集成的优点,且可以方便地实现天线的双频段、小型化和宽频带非常适合用于实现WLAN天线[1]。近年来随着无线通信技术的发展,移动终端设备使用越来越广泛无限局域网(WLAN)技术也广泛应用在笔记本电脑中。随着IEEE802.11a(5.15～5.35GHz,5.725～5.825GHz)和802.11b/g(2.4～2.4835GHz)标准的提出,WLAN得到了迅猛发展，对天线的要求也越来越严格。所设计双频微带天线需要满足IEEE802.11a(5.15～5.35GHz,5.725～5.825GHz)和802.11b/g(2.4～2.4835GHz)的标准。节约了材料，而且还易于集成[2]。随着微带天线的应用的增多，采用有效的仿真软件对其研究工作进行仿真计算，或者对实验结果进行验证显得越来越重要。AnsoftHFSS就是一个界面非常好，计算准确的仿真软件。通过这种软件对微带天线进行仿真计算，得到了与理论比较吻合的仿真结果。本文提出并研究了一种应用于WLAN的双缝微带天线设计方法，该天线利用RogersRT/duroid5880（tm）材料的介质板，并采用同轴馈电。将地板置于介质板的一面，而将微带贴片置于介质板的另一面，这样通过微带馈线对缝隙进行耦合，实现微带天线的宽频特性。6第一章微带天线简介1.1微带天线的发展历史与趋势微带天线是20世纪70年代以来逐渐发展起来的一种新型天线。虽然在1953年就提出了微带天线的概念，但并没有在工程界的引起重视。从20世纪50年代到60年代也只是做一些零星的研究，直到20世纪70年代初期，在微带传输线的理论模型及对敷铜的介质基片的光刻技术发展之后，第一批具有许多设计结构的实用的微带天线才被制造出来[3]。为适应现代通信设备的需求，天线的研发方向主要往几个方面进行，即减小天线的尺寸、宽带和多波段工作、智能方向图控制。随着电子设备集成度的提高，通信设备的体积也变得越来越小，这时天线尺寸就需要越来越小了。然而，在减小天线的尺寸的同时又不明显影响天线的增益和效率是一项艰巨的工作。电子设备集成度提高，经常需要一个天线在较宽的频率范围内来支持两个或更多的