小型天線技術(shù)

小型天線技術(shù)第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二小天線是移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一隨著移動無線通信技術(shù)的發(fā)展，各種移動通信設(shè)備中的與設(shè)備共形的天線技術(shù)得到了長足的發(fā)展：如1。GSM(globalsystemformobilecommunication)手機(jī)工作在800－900MHz2。全球定位系統(tǒng)(GPS:globalpositioningsystem)工作在1.5GHz3。IEEE802.11為協(xié)議的無線局域網(wǎng)工作在2.4GHz;.4。以IEEE802.16為協(xié)議的無線城局域網(wǎng)工作在5.8GHz5。2002年美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）通過了極寬帶通信技術(shù)（UWB）所規(guī)定的頻率匯聚范圍為3－11GHz第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二小天線技術(shù)為滿足以上各種移動通信的需求近二十年來人們發(fā)展了各種類型的小天線。小天線具有外型尺寸小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單造價低等特點(diǎn)。某些小天線還具有與通信設(shè)備共形的特性和嵌入系統(tǒng)整機(jī)的特性。第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二小天線主要類型小天線有各種類型，其中以微帶貼片天線和倒‘F’天線應(yīng)用較廣泛1。微帶貼片天線(Microstripsubstratepatchantenna)2。倒‘F’天線PIFA：PlanarinvertFantenna第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二微帶貼片天線微帶貼片天線是1953年由Deschamps,G.A.在他所發(fā)表的論文,‘‘MicrostripMicrowaveAntennas,’’Proc.3rdUSAFSymposiumonAntennas,1953.首先提出來的，文獻(xiàn)中又簡寫為MSA（MicrostripAntenna).1970年Munson和Howell對微帶小天線的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二主要優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：重量小，體積小，易于制造?？梢允褂梦Вㄎ⒉ɑ╇娐分圃旒夹g(shù)批量生產(chǎn)，造價低?？膳c其他集成電路集成在同一塊電路板上，可以使用多種極化技術(shù)?？梢怨ぷ髟诙鄠€頻帶或?qū)掝l帶上可以構(gòu)成自適應(yīng)天線；可重構(gòu)天線或自結(jié)構(gòu)天線等下一代智能天線（SmartAntennas）第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二主要缺點(diǎn)：·NarrowBW;典型的工作帶寬只有5%·Lowergain;·Lowpower-handlingcapability.規(guī)則形狀的微帶天線，具有工作頻帶較窄增益低的特點(diǎn)，但利用一定的技術(shù)可以克服這些缺點(diǎn)。目前使用MSA技術(shù)的天線可以構(gòu)成UWB天線使用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)也可以克服低增益的缺點(diǎn)。第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二寬帶工作的微帶天線的例子IEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTERS,VOL.15,NO.6,JUNE2005395IEEEANTENNASANDWIRELESSPROPAGATIONLETTERS,VOL.4,2005237第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二ApplicationsofMSAProximityfuses:接近引信；Pagers:Apublic-addresssystemusedforsummoningpurposes. microwavehyperthermia微波加熱；Intruderalarm入侵報警,telemetry遙測第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二天線的帶寬理論：天線的阻抗帶寬一般是指天線的輸入口的反射系數(shù)小于－10dB的頻率寬度或指其輸入口的電壓駐波比小于2的頻率寬度。阻抗帶寬電壓駐波比與反射系數(shù)的關(guān)系第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二天線的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)加入一微帶結(jié)構(gòu)的匹配網(wǎng)絡(luò)可以大大減小天線工作頻帶內(nèi)的反射。第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二基本公式反射系數(shù)輸入阻抗與傳輸線之間的關(guān)系第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二主要分析方法：·Thetransmissionlinemodel;·Thecavitymodel;·TheMNM..NumericalMethod這里MNM是多口網(wǎng)絡(luò)模型的縮寫multiportnetworkmodel第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二基本貼片天線分析對一矩形MSA，其工作主要依靠其邊緣電流的輻射。當(dāng)矩形邊長為L時，其工作波長λ的一半略小于L，即L~λ/2.λ是介質(zhì)基片中的電磁波波長，與自由空間中的電磁波長λ0的關(guān)系為為有效介電常數(shù)，是相對介電常數(shù)，頻率與傳輸線結(jié)構(gòu)的函數(shù)第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二微帶天線的分析2對較復(fù)雜的微帶天線的分析需采用數(shù)值分析方法。主要數(shù)值方法有：·Themethodofmoments(MoM);IE3D矩量法·Thefinite-elementmethod(FEM);HFSS有限元法·Thespectraldomaintechnique(SDT);譜域法·Thefinite-differencetimedomain(FDTD)method.XFDTD時域有限差分法.Thefinite-integralmethod(FIM)CST有限積分法第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二小型微帶天線技術(shù)小型微帶天線技術(shù)主要有1。使用高介質(zhì)常數(shù)基片（εr>20)2。使用邊緣短路技術(shù)3.使用開縫技術(shù)，加長電流路徑4。多層介質(zhì)開孔耦合技術(shù)5。其他技術(shù)。如加載技術(shù)第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二小型微帶天線技術(shù)2開縫與開孔技術(shù)是小型微帶天線常用的技術(shù)之一。第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二小型微帶天線技術(shù)3開縫及電阻加載技術(shù)第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二Chipresisterloadedantennas1用微帶電阻加載是實現(xiàn)寬帶小型微帶天線常用的技術(shù)第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二Chipresisterloadedantennas2不同的電阻加載位置對天線的電特性的作用是不同的。選擇并確定適當(dāng)?shù)募虞d位置和電阻值是本項技術(shù)的關(guān)鍵。第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二加載技術(shù)及高阻抗介質(zhì)板復(fù)蓋技術(shù)據(jù)文獻(xiàn)報道，在電阻加載時采用高阻抗介質(zhì)板復(fù)蓋天線可減小由電阻加載所引入的天線增益降低。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二高阻抗介質(zhì)板復(fù)蓋后的天線增益第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二多層結(jié)構(gòu)及短路技術(shù)第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二多層激勵第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二短路及開縫技術(shù)第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二雙極化技術(shù)第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二寬帶技術(shù)第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二寬帶微帶天線技術(shù)縫耦合寬帶技術(shù)第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二雙頻帶工作技術(shù)第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二雙工作頻率天線第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二有源天線技術(shù)將有源微波電路融入貼片天線可有效地控制天線性能第三十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二參考資料1。CompactandBroadbandMicrostripAntennas.Kin-LuWongCopyrightc2002JohnWiley&Sons,Inc.ISBNs:0-471-41717-3(Hardback);0-471-22111-2(Electronic)LibraryofCongressCataloging-in-PublicationDataKumar,Girish.2。Broadbandmicrostripantennas/GirishKumarandK.P.Ray.p.cm.—(ArtechHouseantennasandpropag