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基于分形的多频段微带天线研究与实现

作　者: 吴启铎
导　师: 张广求
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 微带天线 分形天线 多频段 缝隙加载 多层堆叠
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


微带天线具有结构紧凑、剖面低、重量轻、能与微波电路集成等诸多优点,在无线通信领域得到了广泛的应用。随着通信业务的拓展,系统需要工作在多网络模式,因此多频段微带天线是此类系统一个很好的选择。分形天线的一个重要特性是能够增加天线的工作频带,实现天线多频段工作。如何将分形理论同天线技术结合,设计出具有分形结构的多频段微带天线是微带天线研究的一个热点。本文首先对微带天线的基本概念、分析方法及多频段技术进行了研究、分析和总结,然后对分形几何及其数学描述方法进行了研究,最后将分形理论和微带天线的多频段技术相结合,设计了两种基于分形结构的多频段微带天线。一种采用新颖的分形结构作为天线的辐射贴片,同时在接地板上加载双U形缝隙,实现了天线的多频段工作,天线在回波损耗小于的条件下具有四个工作频带。第二种天线采用多层堆叠设计,其中寄生贴片的排列为分形树结构,天线具有五个工作频带。?10dB最后实际制作了两种天线,并对天线的谐振和辐射特性进行了测试,结果表明实测数据与仿真结果基本一致。本文的最后,对课题的下一步研究工作进行了展望。

全文目录


表目录  7-8
图目录  8-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-16
  1.1 课题的背景和意义  12
  1.2 微带天线多频段技术研究现状  12-13
  1.3 分形天线研究现状  13-15
  1.4 论文主要工作及内容安排  15-16
第二章 微带天线基本理论  16-26
  2.1 微带天线的定义及分类  16-17
  2.2 微带天线的辐射机理  17-18
  2.3 微带天线的分析方法  18-22
    2.3.1 传输线模型理论  18-21
    2.3.2 空腔模型理论  21-22
    2.3.3 全波理论  22
  2.4 数值计算方法  22-25
    2.4.1 矩量法  23-24
    2.4.2 有限元法  24
    2.4.3 时域有限差分法  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 多频段微带天线技术及分形结构描述  26-37
  3.1 微带天线的多频段技术  26-30
    3.1.1 缝隙加载设计  26-27
    3.1.2 多层堆叠设计  27-28
    3.1.3 分形技术设计  28-30
  3.2 微带天线的馈电方式  30-33
    3.2.1 微带线馈电  30-31
    3.2.2 同轴线馈电  31-32
    3.2.3 电磁耦合馈电  32-33
  3.3 分形结构的描述  33-36
    3.3.1 压缩映射  33-34
    3.3.2 迭代函数系统  34-35
    3.3.3 分形维  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 缝隙加载的多频段分形微带天线设计  37-51
  4.1 概述  37
  4.2 天线结构设计  37-39
    4.2.1 天线结构及尺寸  37-38
    4.2.2 分形的生成及数学描述  38-39
  4.3 参数分析、优化及仿真结果  39-43
    4.3.1 分形结构分析及优化  40-41
    4.3.2 U形缝隙加载分析及优化  41-42
    4.3.3 馈电点位置优化  42
    4.3.4 仿真结果及分析  42-43
  4.4 微带天线的制作  43-45
  4.5 天线的测量及分析  45-49
    4.5.1 天线谐振特性的测量及分析  45-46
    4.5.2 辐射方向图的测量及分析  46-48
    4.5.3 天线增益的测量及分析  48-49
  4.6 本章小结  49-51
第五章 堆叠多频段分形微带天线设计  51-65
  5.1 概述  51
  5.2 天线结构设计  51-53
    5.2.1 天线结构  51-52
    5.2.2 分形的生成及数学描述  52-53
  5.3 天线谐振频率分析  53-56
  5.4 参数分析、优化及仿真结果  56-61
    5.4.1 分形结构分析及优化  56-57
    5.4.2 寄生贴片分析及优化  57-58
    5.4.3 馈电单元分析及优化  58-59
    5.4.4 仿真结果及分析  59-61
  5.5 天线的制作、测量及分析  61-64
    5.5.1 天线的制作  61
    5.5.2 测量结果及分析  61-64
  5.6 本章小结  64-65
结束语  65-67
参考文献  67-70
作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作  70-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 天线 > 天线：按波段和波的传播方式分
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