微波技術(shù)與天線課程設(shè)計結(jié)題報告

微波技術(shù)與天線課程設(shè)計報告印刷偶極子天線設(shè)計2.45G小組成員：王志偉陸煜天黃于城1

內(nèi)容梗概：1

23題目及性能指標(biāo)研究的過程總結(jié)2

題目及性能指標(biāo)1印刷偶極子天線設(shè)計指標(biāo)一：-10dB帶寬2.4GHz—2.5GHz指標(biāo)二：中心頻點2.45GHz處回波損耗大于20dB3

研究的過程1.研究印刷偶極子天線原理。2.結(jié)合所查模型設(shè)定天線參數(shù)。3.仿真設(shè)計、分析。4.繪制ＰＣＢ圖并制作實物。5.測試天線，整理資料、數(shù)據(jù)，寫報告。241.印刷偶極子天線原理。右圖中所示為設(shè)計的微帶巴倫饋線印刷偶極子天線的結(jié)構(gòu)模型，該天線屬于半波偶極子天線的變形。整個天線結(jié)構(gòu)大致分為5個部分，即介質(zhì)層，偶極子天線臂，微帶巴倫線、微帶傳輸線和天線饋電面。2研究的過程51.印刷偶極子天線原理。介質(zhì)層的材質(zhì)為FR4，相對介電常數(shù)4.4。在介質(zhì)層的兩面分別敷有良導(dǎo)體的金屬傳輸線，構(gòu)成偶極子天線的兩個臂、微帶傳輸線和微帶巴倫線。激勵信號從天線饋電點處饋入，經(jīng)過微帶巴倫結(jié)構(gòu)和微帶傳輸線傳輸?shù)脚紭O子天線的兩個臂。在微帶傳輸線上，電流方向相反，因此不會輻射電磁波。在偶極子天線的兩個臂上，金屬片的電流方向相同，因此會輻射電磁波。由半波偶極子天線的理論分析可知，天線兩個臂的總長度約為1/2個工作波長。

2研究的過程61.印刷偶極子天線原理。偶極子天線是一個對稱結(jié)構(gòu)，傳輸線上的饋電電流必須是對稱分布的。當(dāng)饋線采用同軸線結(jié)構(gòu)，因為同軸線內(nèi)外導(dǎo)體并不對稱，所以天線上的電流也不會對稱分布，從而會影響天線的性能。為了保證偶極子天線上電流的平衡，通常布天線和同軸線之間插入一個不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換器，即微波巴倫，它可以將不平衡的電流轉(zhuǎn)換成平衡的電流，上圖中的三角形結(jié)構(gòu)就是一個簡單的微波巴倫，它可以實現(xiàn)從不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換。另外半波偶極子天線與同軸線的特性阻抗不匹配，三角形巴倫和微帶傳輸線一起起到阻抗轉(zhuǎn)換的作用，其作用相當(dāng)于四分之一波長阻抗變換器。2研究的過程72.結(jié)合所查模型設(shè)定天線參數(shù)。

天線中心頻率2.45GHz,自由空間波長約為122mm,對應(yīng)半波偶極子長度為61mm;介質(zhì)中波長為58mm,對應(yīng)半波偶極子長度為29mm。因印刷偶極子天線同時包含介質(zhì)與自由空間，所以取其平均值45mm.在相對介電常數(shù)為4.4、厚度為1.6mm的FR4介質(zhì)板上，微帶結(jié)構(gòu)對應(yīng)的導(dǎo)波波長為68mm.1/4波長為17mm,對于設(shè)計中的微帶傳輸線，長度應(yīng)該略大于17mm,設(shè)計中取值22mm.對于三角形的微帶巴倫結(jié)構(gòu)，兩個直角邊的長度初始值分別取12mm和10mm。金屬片的寬度都取3mm.2研究的過程82.結(jié)合所查模型設(shè)定天線參數(shù)。

2研究的過程93.仿真設(shè)計、分析。

2研究的過程103.仿真設(shè)計、分析。

2研究的過程114.繪制ＰＣＢ圖并制作實物。

2研究的過程12

2研究的過程4.繪制ＰＣＢ圖并制作實物。

135.天線測試。

2研究的過程14

2研究的過程

如左圖所示，HFSS中仿真-10dB帶寬為2.2000GHz~2.7240GHz，中心頻點為2.4510GHz，中心頻點處回波損耗為32.0307dB.如右圖所示，網(wǎng)絡(luò)分析儀中-10dB帶寬為2.2510GHz~2.6930GHz，中心頻點為2.4670GHz，中心頻點處回波損耗為25.904dB.仿真與實測均符合任務(wù)要求。（指標(biāo)一：-10dB帶寬2.4GHz—2.5GHz指標(biāo)二：中心頻點2.45GHz處回波損耗大于20dB）15

總結(jié)。

經(jīng)過小組成員的共同努力，所設(shè)計的方案符合設(shè)計任務(wù)中的指標(biāo)要求。在設(shè)計的過程中，學(xué)會了如何去查閱文獻資料，選