文档介绍：3~5G超宽频带平面螺旋天线研究
许佳星
03141058
指导老师:游佰强
2007年6月
3~5G超宽频带平面螺旋天线研究
第一章引言
第二章微带天线知识
第三章平面螺旋天线理论分析
第四章平面螺旋天线设计和仿真
第五章总结
第一章引言
超宽带概念和技术特点
超宽带(UWB)又被称为脉冲无线电,具体定义为
相对带宽(信号带宽与中心频率的比)大于25%的
信号。它的技术特点主要有:
(1)传输速率高
(2)通信距离短
(3)平均发射功率低
(4)多径分辨率极高
(5)适合于便携型应用
(6)动态地调整数据率和功耗
研究背景
民用方面
由于超宽带技术的种种优点使其在无线通信
方面具有很大的潜力,近几年来国外对UWB信号
应用的研究比较热门,主要用于通信(如家庭和个
人网络、公路信息服务系统和无线音频、数据和
视频分发等)、雷达(如车辆及航空器碰撞/故障避
免、入侵检测和探地雷达等)以及精确定位(如资产
跟踪、人员定位等)。
军用方面: 早在1965年,美国就确立了UWB的技术基
础。在后来的二十年内,UWB技术主要用于美国的军
事应用,其研究机构仅限于与军事相关联的企业以及
研究机关、团体。目前,美国国防部正开发几十种
UWB系统,包括战场防窃听网络等。
国际学术界对超宽带无线通信的研究也越来越
深入。2002年5月20~23日,IEEE举办了一期会议,专
门讨论UWB技术及其应用。2002年2月14日,美国联邦
通信委员会(FCC)正式通过了将UWB技术应用于民用
的议案,定义了三种UWB系统:成像系统、通信与测
量系统、车载雷达系统,并对三种系统的EIRP(全向有
效辐射功率)分别做了规定。
论文主要研究工作
到超大带宽的微带天线(下一代物流管理领域),
具体的仿真设计工作如下:
1、设计可以工作于3G到5G频段的平面螺旋天线,
确定平面螺旋天线的辐射贴片的实现方式及其馈
电方式并初步确定贴片的尺寸。
2、使用Microwave Office仿真软件对初步设计的天线
进行仿真优化,由此对天线的结构和尺寸进行适
当的调整。
3、通过多次的软件仿真,讨论微带天线中基板介电
常数,厚度对天线性能的影响。(实用化预研)
论文的创新点
1、用较高介电常数介质设计出了平面等角螺
旋天线的工作带宽范围达2G~5G,且结构
简单,生产成本低。
2面螺旋天线应用在高频
段8GHz以上,而本文把平面螺旋天线应用
在3~5G Hz频段,在应用领域进行创新研制。
第二章微带天线知识
微带天线可以分为三种基本类型:微带
贴片天线、微带行波天线和微带缝隙天线。
与一般天线相比,它的优点是:
⑴体积小,重量轻,低剖面
⑵性能多样化
⑶易于与有源器件、电路集成一体设计
(4) 适合大规模生产, 调试简单
(5) 低成本技术。
微带天线缺点:(设计中要注意改进的部分)
⑴相对带宽较窄
⑵损耗较大,效率较低
⑶单个微带天线的功率容量较小
⑷介质基片对性能影响大
微带天线在移动通信和个人通信中得到
广泛应用,然而,一般单层微带天线的带宽
只有0. 7 %~7 % ,频带窄这一主要缺点又制
约了它的发展。
目前,很多的研究人员致力于展宽微带
天线的带宽,采用了各种方法使得天线单元
的带宽达到了13 %、16 %、25 %甚至40
%(VSWR < 2) 。主要采用下面五种手段:
1、采用特殊材料的介质基片(辐射调控)
增大基片厚度,降低基片的介电常数可
以有效的展宽带宽。
2、附加阻抗匹配网络(增益调控)
由于线极化微带天线的工作带宽主要受
其阻抗带宽限制,因此采用馈线匹配技术就
能使它工作于较宽频域上。