小型化多频带微带天线的研究与设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tangyajun1314
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随着科技水平的不断提高,人们对无线通信系统有着小型化和多功能的需求,而天线作为无线通信系统中的能量转换器,起着将导行波与自由空间波相互转换的作用,在现代无线通信系统中占据着举足轻重的地位。由于无线通信系统功能的高度集成,其中的电子设备需要安装多副天线,而随着设备越来越小,天线之间的间距也变得越来越小,所以天线之间会产生强烈的电磁干扰,给整个系统的正常工作带来不利影响。为了解决这个问题,提出了安装小型化多频带微带天线的解决方案。基于以上背景,本文开展了小型化多频带微带天线的研究和设计工作,主要研究内容如下:(1)针对目前多频带微带天线结构复杂,尺寸大的问题,本文设计了一款基于多枝节结构的小型化三频带微带天线。该天线主要采用弯折枝节来实现天线小型化,通过增加枝节来增加天线的有效电流路径,产生多个谐振点,实现多频带设计。所提出的天线采用微带线馈电,天线的三个枝节产生三个谐振频带,分别覆盖WLAN的子频带2.4-2.484GHz、WiMAX(3.3-3.69GHz)以及工信部2017年新划分的5G频段(3.3-3.6GHz、4.8-5.0GHz)。通过高频电磁结构仿真器HFSS对天线建模仿真,结果显示,天线在工作频带内S11<-10dB、VSWR<2、输入阻抗Z11约等于50Ohm,具有良好的阻抗匹配特性;同时,在工作频带内天线具有全向辐射特性。(2)提出了一款尺寸更小、结构更简单的铆钉型小型化双频带微带天线,用开槽半圆形贴片代替了传统的矩形贴片,结合弯折法,实现了天线小型化。所设计的天线采用微带线馈电和耦合馈电相结合的混合馈电方式,可工作于WLAN(5.725-5.825GHz)和5G(4.8-5.0GHz)无线通信系统。用HFSS对所设计的双频段微带天线建模仿真,仿真结果表明,天线在工作频带内S11<-10dB、VSWR<2、输入阻抗Z11约等于50Ohm,实现了良好的阻抗匹配;并且天线具有很好的全向辐射特性。最后将所设计的小型化双频微带天线加工制作成实物,测量其反射系数和方向图,测试结果与仿真结果基本吻合,证明了天线设计的合理性、有效性与仿真的正确性。
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