矩形微帶天線的設計

電子機電論文編號:JD590 論文字數:26562,頁數:70

目    錄

0  引言 1
0.1  研究背景 1
0.2  微帶天線的特點及發展情況 1
0.3  研究的目的和意義 2
0.4  本論文的主要內容安排 2
1  微帶天線的基本理論 4
1.1  概述 4
1.2  傳輸線模型理論 4
1.3  微帶天線結構及其饋電點 5
1.4  微帶天線的輻射場 7
1.4.1  微帶天線的輻射原理 7
1.4.2  輻射方向圖 7
1.5  微帶天線的基本參數 9
1.6  章節小結 12
2  匹配電路的基本理論 13
2.1  阻抗匹配 13
2.1.1  傳輸線的三種匹配狀態 13
2.1.2  阻抗匹配的方法 15
2.2  史密斯圓圖基本知識 16
2.3  章節小結 22
3  矩形微帶天線的設計 23
3.1  設計的技術指標 23
3.2  微帶天線的分析方法 23
3.3  介質基片的選取 23
3.4  矩形微帶天線的設計公式 24
3.5  矩形微帶天線參數的確定 25
3.6  章節小結 26
4  矩形微帶天線的仿真 27
4.1  ADS仿真軟件 27
4.2  仿真的流程 27
4.3  初次仿真 27
4.4  原理圖匹配 34
4.5  電路版圖的優化 38
4.6  仿真結果比較 43
4.6  章節小結 43
結論 44
感謝語 45
參考文獻 46
附錄一  英文原文 47
附錄二  英文譯文 61

[摘要] 微帶天線以其體積小、重量輕、結構簡單等優點被廣泛用于微波通信接收系統及測量領域中。本文設計了一種中心頻率為3.0 GHz矩形微帶天線。根據矩形微帶天線設計理論計算出天線參數，使用微波電路和通信系統仿真軟件ADS(Advanced Design System)根據計算參數進行初次仿真，仿真結果不滿足設計要求，于是對設計參數進行優化，在原理圖中進行阻抗匹配電路設計，設計了微帶天線的匹配網絡，再對版圖進行仿真優化，使結果滿足設計要求，從而完成天線設計。仿真優化的結果表明該矩形微帶天線的輻射特性基本符合設計要求，中心頻率在3GHz,帶寬達到了2.93%，增益達到了4.45dB,天線效率達到了76.513%。

[關鍵詞] 矩形微帶天線；ADS軟件；匹配網絡；仿真優化
Design of Rectangular Microstrip Antenna

[Abstract] Microstrip antennas are widely used in microwave communication receiver systems and in areas of measurement for its small size,light weight,simple structure,and other advantages.The paper introduces design process of a rectangular microstrip antenna at the center frequency of 3.0 GHz.The antenna parameters are calculated according to rectangular microstrip antenna design theory.Microwave circuits and communication system simulation software ADS (Advanced Design System) is used for antenna simulation.At first,the simulation results do not meet design requirements.Thus,to optimize the design parameters.ADS is applied to design the matching network for the antenna.Simulation and optimization results show that the rectangular microstrip antenna meet the design requirements at the center frequency of 3 GHz,the bandwidth reachs 2.93 percent,the gain reachs 4.45 dB,the antenna efficiency is 76.513 percent.
[Key words] Rectangular microstrip antenna; ADS software; Matching network; Simulation and optimization