微带天线小型化技术

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微带天线小型化技术原理研究

低了天线效率
微带天线小型化技术原理研究
2.三角形电阻加载小型化天线
➢嵌入式微带线馈电的方式 ➢随着电阻值的增大，谐振频率降低，带宽增大 ➢电阻值等于3.9的情况下，与常规三角形天线相比
尺寸大小降低为7.9% ➢而天线的带宽达到19％，是常规三角形天线的10倍。
微带天线小型化技术原理研究
3.开槽开缝
形和圆形贴片相比，有很大的调整范围
微带天线小型化技术原理研究
➢ 短路探针的位置愈靠近贴片的周围 ➢ 天线的面积减小的越厉害 ➢ 馈电的位置愈靠近短路点 ➢ 带来制造工艺上的困难 ➢ 对输入阻抗的特性影响非常敏感 ➢ 天线的阻抗带宽非常窄 ➢ 在许多场合并不适用
微带天线小型化技术原理研究
解决办法－采用多个短路探针 ➢ 短路点和馈电点的距离明显增大 ➢ 如果采用空气介质，带宽可达到10％
开缝前后矩微形带天微线小带型化天技术线原理贴研究片电流的分布
研究实例
1.小型化的口径耦合微带天线 ➢利用贴片天线的两个正交模，使天线实现双频工作 ➢在中心开“十”字缝隙，使天线的两个频率降低 ➢天线的尺寸减小了40％ ➢通过倾斜的正交缝，同时激励起这两个模
微带天线小型化技术原理研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
口径耦合双频双极化微带天线
➢ 天线在GSM和DCS频段的带宽分别是200MHz 和180MHz
➢ 进一步去掉电流密度较小的部分贴片不会影响天线的性能
➢ 进一步减小天线的体积 ➢ 图b是去掉一部分贴片后的天线结构，天线的
带宽分别是180MHz和220MHz。
微带天线小型化技术原理研究
2.2短路探针
➢PIFA和PILA的接地面进一步减小，可以用短路探针来代替
微带天线小型化技术原理研究

微带天线小型化技术研究的开题报告

微带天线小型化技术研究的开题报告一、课题背景和意义微带天线由于其小型化、轻量化、低剖面和易于集成的特点，成为现代通信领域中广泛使用的高性能天线之一。

近年来，随着通信技术的发展和需求增加，对微带天线的小型化和性能的不断提高成为了研究的热点之一。

本项目旨在通过对微带天线小型化技术的研究，探索提高其性能和实现更广泛的应用。

二、研究内容和方法本项目的研究内容主要包括以下方面：1.微带天线的基础理论和设计方法学习和研究。

2.分析现有微带天线小型化技术及其优缺点，探索新的微带天线小型化技术。

3.借助仿真软件对不同微带天线小型化技术进行性能比较和优化设计。

4.设计、制作和测试具有优良性能的微带天线，对其进行性能测试和分析。

本项目的研究方法主要包括理论分析、仿真分析和实验测试等。

三、预期结果和创新点本项目预期实现以下结果：1.深入了解微带天线基础理论和设计方法，掌握微带天线的基本设计流程。

2.研究现有微带天线小型化技术，并探索新的微带天线小型化技术。

通过仿真和实验测试，找到适合不同场合和应用的微带天线小型化技术。

3.设计、制作和测试具有优良性能的微带天线，对其进行性能测试和分析，并与现有作出比较和评价。

本项目的创新点主要体现在以下方面：1.探究新的微带天线小型化技术，并对不同微带天线小型化技术进行比较和优化设计。

2.设计制作具有优良性能的微带天线，提高微带天线的整体性能和实现不同领域的应用。

四、研究计划和预算本项目拟定研究周期为一年，预计完成时间为2022年5月。

具体研究计划如下：第1-3月：学习微带天线基础理论和设计方法。

第4-6月：研究现有微带天线小型化技术，并探索新的微带天线小型化技术。

第7-9月：通过仿真软件对不同微带天线小型化技术进行性能比较和优化设计。

第10-12月：设计、制作和测试具有优良性能的微带天线，对其进行性能测试和分析。

预算：本项目的主要费用包括人员费用、实验设备、材料费用和出版发行费用等，预计总费用为30万元。

小型天线技术

1970年Munson 和 Howell对微带小天线的发展作出了重要的贡献。
主要优缺点：
优点：重量小，体积小，易于制造。可以使用微带（微波基片）电路制造技术批量生
产，造价低。可与其他集成电路集成在同一块电路板上，可以使用多种极化技术。可以工作在多个频带或宽频带上可以构成自适应天线；可重构天线或自结构天线
小型天线技术
小天线技术
为满足以上各种移动通信的需求近二十年来人们发展了各种类型的小天线。
小天线具有外型尺寸小，重量轻，结构简单造价低等特点。
某些小天线还具有与通信设备共形的特性和嵌入系统整机的特性。
小天线主要类型
小天线有各种类型，其中
以微带贴片天线和倒 ‘F’ 天线应用较广泛
1。微带贴片天线
(Microstrip substrate
patch antenna)
2。倒‘F’天线
PIFA：Planar
invert F antenna
微带贴片天线
微带贴片天线是1953年由 Deschamps, G. A. 在他所发表的论文, ‘‘Microstrip Microwave Antennas,’’ Proc. 3rd USAF Symposium on Antennas, 1953.首先提出来的，文献中又简写为MSA（Microstrip Antenna).
等下一代智能天线（Smart Antennas）
主要缺点：
·Narrow BW; 典型的工作带宽只有5% ·Lower gain; ·Low power-handling capability. 规则形状的微带天线，具有工作频带较窄增益
低的特点，但利用一定的技术可以克服这些缺点。目前使用MSA技术的天线可以构成UWB天线使用适当的结构也可以克服低增益的缺点。

微带天线的小型化技术研究54页文档

微带天线的小型化技术研究
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日有所长。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结，箪瓢屡空，晏如也。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬45、自己的饭量自Fra bibliotek知道。——苏联

应用于WSN的小型化微带天线的研究

中图分类号ＴＰ９１８９１文献标识码Ａ文章编号１３１２１２ — ６６１５
ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎＷＳＮＭｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄＭｉｃｒｏｓｔｒｉｐＡｎｔｅｎｎａ
世界各国均保留了一些无线频段，以用于工业，科学研载、曲流、采用平面倒Ｆ以及平面倒Ｌ结构等。本文主要采
究，和微波医疗方面的应用。２４ＧＨｚ频段无线通信设备得用贴片曲流技术来实现天线的小型化。
ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｒＷＳＮ．ｏｎｅｔｙｐｅｏｆｃｏｍｐａｃｔａｎｔｅｎｎａｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄＡｓｑｕａｒｅｍｉｅｍｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａ０Ｄｅ
二、微带天线的小型化技术
天线的小型化是指在固定的工作频率测区域内大量的廉的尺寸。随着移动通信的迅速发展，针对不同的小型天线价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多（如线天线、平面倒Ｆ型天线、介质振荡器天线、缝隙天线、跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处螺旋天线以及印刷微带天线等）有不同的小型化的方法。理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。微带贴片天线小型化的具体方法，包括：增加介电常数、加

通信系统中一类新型微带天线的小型化研究的开题报告

通信系统中一类新型微带天线的小型化研究的开题报告一、选题背景随着无线通信技术的快速发展，越来越多的移动设备需要使用天线进行通信。

然而，传统的天线常常比较笨重，难以实现小型化，因此需要研究新型小型化天线。

微带天线因其尺寸小、结构简单、易于制造等优点，被广泛应用于通信系统中。

然而，传统的微带天线存在着带宽窄、效率低等问题。

因此，本研究旨在探究一种新型微带天线的小型化方法，以提高天线的带宽和效率。

二、研究内容与研究目的本研究主要内容为：研究一种新型微带天线的小型化方法，包括优化微带天线的结构设计和选择合适的材料，以提高天线的带宽和效率。

本研究的主要目的如下：1. 探究新型微带天线的小型化方法，提高天线的带宽和效率。

2. 确定合适的材料和结构设计，提高天线的性能。

3. 实现设计的新型微带天线的制造和测试，验证其性能优化效果。

三、研究方法本研究将采用如下方法完成：1. 系统地收集和分析当前微带天线技术的研究现状，明确新型微带天线小型化的需求。

2. 基于搜集到的前期研究成果和新型微带天线的特点，设计一种新型微带天线的小型化结构。

3. 利用软件仿真工具建立新型微带天线的仿真模型，对其性能进行分析和优化。

4. 选择合适的微带天线制造材料，利用PCB工艺制作新型微带天线。

5. 对制作好的天线进行测试，包括带宽测试、效率测试等，得出天线的性能参数。

6. 将测试结果与仿真结果进行对比和分析，验证实验结果的正确性以及测试的可靠性。

四、研究意义本研究将探讨一种新型微带天线的小型化方法，使天线具有更广泛的应用前景。

同时，该研究还可以为其他领域的天线设计提供新思路和新方法，从而推动天线技术的发展。

五、预期成果本研究的预期成果主要包括：1. 设计一种新型微带天线的小型化结构，提高天线的带宽和效率。

2. 制作和测试新型微带天线，得到其性能参数和实验结果。

3. 对比分析仿真结果和实验结果，验证实验的可靠性和正确性。

4. 发表相关的研究论文，为微带天线领域的研究提供新思路和新方法。

微带天线小型化和多频技术的研究

ＧＨｚ，ｔｈｅａｎｔｅｎｎａｇａｉｎｉｓｖａｒｉｅｄｆｒｏｍａｂｏｕｔ
ｏｎ
ａｎｔｅｎｎａ
ｗａｓ
ｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄ
ｃｏｖｅｒｓ
ｔｈｅｓｅｃｏｎｄＰＩＦＡａｎｔｅｎｎａ．
Ｔｈｅａｎｔｅｎｎａｓ’ｗｏｒｋｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｌｓｏ
ａｒｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａ，ｒｅｓｅａｒｃｈｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｔｈｅｌａｔｅｓｔ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｖｅ
ｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ
ｉｎｔｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．
Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｕｓｉｎｇ
上海大学硕士学位论文12微带天线的发展简介121微带天线的概念与特点天线作为一种接收和发射无线电波的设备是无线通信和雷达系统中的一个十分重要的组成部分而微带天线是天线中较新颖且很有发展前途的一类天要对微带天线作一个完整的定义是比较困难的微带天线理论与应用一书中所述的
上海大学硕士学位论文微带天线小型化和多频技术的研究姓名：陈雷申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：沈文辉 20080101
ｅｍｐｌｏｙｅｄ
ｔｏｅｘｃｉｔｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｒｅｓｏｎａｎｔ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ
ｏｎ
２．４／５．８ＧＨｚｆｏｒ
ＷＬＡＮ
ｇａｉｎｉｓ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｆｏｒｔｈｅｌｏｗｅｒ
ｂａｎｄｆｒｏｍ
２．３４ｔｏ２．６２ＧＨｚ，ｔｈｅ
ａｎｔｅｎｎａ

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４，ｐ１２－６３Ｎｖ１９．６ｐ．６９１３，ｏ．８９
ＰｒｈＴｅｒｏｍｎｔｉｄｒｎ－ｓｍｃｓｉｏａＲｈｏｆｉｕｚｓｏｔｇｏｔｒｔｐｔ．ｙｉａｒｅｈｉｐｉｏｒａｔｎｓＩＥＴａｓＡｔｎｓｐｇｔｖｌ４，ｎｎａ．Ｅｎ．ｅａＰｏａａ，．ｐ．ｅＥｒｎｎｒｏ８ｐ
方法外，结合谱域技术的矩量法（ＭｈｄＭｏ：ｔｏＭｅｏｆＭｏｅｔ和能解决宽频带及瞬变信号的时域有限差ｍｎ）分（ＤＤＦｎｅｉｅｎｅｅｏａ）ＦＴ：ｔＤｆｒｃＴｍ－ｍｉ两种数值ｉ－ｆｅｉｉＤｎ方法成为主流。快速多极子算法、遗传算法和神经
贴片（ａｅｓｒｄｃ）ｓｃｄｔｐｔ等等。ｔｋｈｅａｈｏ
除以上小型化技术外，还有一些方法提出。为
图３表面开槽的小型化微带天线
图５双频蝶形微带天线
《电子技术》０２２０年第３期
中国传感器ｈｔ：ｗ．ｏ．ｃ１一６一ｔ／ｗｗｓｓｃｍ．ｐ／ｅｒｏｎ（９）３ｎ１
与普通微波天线相比，微带天线实现了一维小型化，具有低轮廓、可共形、易集成，以及便于获得圆极化，实现双频段、双极化工作等多项优点。然而任何事件都具有两面性。小天线的Ｑ值极高，因此辐射效率低、频带窄。微带天线是一维小天线，必须经恰当设计才能获得良好性能。
１国内、外发展概况和动态
乱工丝曳醚老
微带天线小型化技术
上海大学通信与信息工程学院（上海２０７）薛睿峰钟顺时００２
摘要随着科学技术的飞速进步和应用需求的无限扩展，微带天线小型化成为当前国内外研究热点。文章概述了微带天线小型化研究的现实意义，重点剖析目前微带天线小型化所采用的主要措施及各自的优缺点，并介绍了分析设计方法。关锐词微带天线小型化
调制解调器中，为笔记本电脑等便携设备提供通信能力。然而遗憾的是，在较低频段（Ｈ／Ｈ）传ＶＦＵＦ，统的半波长微带天线尺寸仍然太大。这样，实用化小型微带天线的研制，特别是用作第三代移动通信（Ｇ系统、３）蓝牙（ｌｔｔ）Ｂｕｏｈ系统及无线定位系统的ｅｏ
图１加载短路探针的微带天线
制贴片表面电流以激励相位差９００的极化简并模，还可形成圆极化辐射，以及实现双频工作。图４为表面开槽的口径祸合馈电的小型圆极化贴片天线。
１２采用特殊材料基片．从天线谐振频率关系式可以知道，谐振频率与介质参数成反比，因此采用高介电常数（如陶瓷材料）或高磁导率（如磁性材料）的基片可降低谐振频
这类天线结构简单，成本低廉，加工方便，其特点是：随槽的长度增加，天线谐振频率降低，天线尺寸减小，但尺寸的过分缩减会引起性能的急剧劣化，其中带宽（一般约为１与增益尤为明显，％）而方向性影响不大。如何破除增益和带宽这两个限制，开发实用化、易调谐的此类天线尚待深人研究。１４附加有源网络．缩小无源天线的尺寸，会导致辐射电阻减小，效率降低。可利用有源网络的放大作用及阻抗补偿技术弥补由于天线尺寸缩小引起的指标下降。有源天线具有以下良好特性：１工作频带宽。利用有源（）网络的高输出阻抗、低输人阻抗，天线带宽高低端频比可达２－３０）０－０（增益高（２可达１ｄＯＢ以上）方，向性好。（）３便于实现阻抗匹配。（）易实施天线４方向图，包括主波方向、宽度、前后辐射比等的电控。
（）５有源天线阵具有单元间弱互藕的潜在性能。但
有源天线需考虑噪声及非线性失真问题。１５采用特殊形式．这些方法总的思路是使贴片的等效长度大于其物理长度，以实现小型化目的。近年来由于无线通
信的需求，有大量方案提出，如蝶形（ｏ－ｅ（ｂｗｔ）如图ｉ５所示）倒Ｆ型（ＩＡ，ｌａｉｅｅ－ａｔｎ）、ＰＦｐｎｒｒｄｎｎａａｎｔＦｅｖ（如图６所示）Ｌ形、，Ｅ形、Ｙ形、Ｃ形、双层叠短路
片有极低的表面电阻，能有效抑制表面波，减小表面损耗，解除了用较厚基片的限制，兼奏提高天线增益，减弱阵元间互祸之效。１３表面开槽（ｏ）．ｓｔｌ当在贴片表面开不同形式的槽或细缝时（如图３所示）切断了原先的表面电流路径，，使电流绕槽边曲折流过而路径变长，在天线等效电路中相当于引人了级联电感。由于槽很窄，它可模拟为在贴片中插人一无限薄的横向磁壁。选择适当的槽从而控
４－６Ｊｌ２０．１４，ｙ０ｕ０
ＷｏｇＬＬｎ．ａｂａｂｎｒｔｇｌｍ－ｎＫｉＹＦＳｌｒｄａｄａｕｒ，ｍｌｏｅｎａｉｃｃｓｉａｔｎｗｔｃｉｒｉｏｌｄｇｌｔｎｒｔｐｅａｉｈ－ｓｔｏｉ．ｅｒｏｒｎｎｈｐｅｓｒｎＥｃｏａＬｔ，ｏ３，１９－９，ｅｔ１９．ｅ．ｖｌｐ．１３Ｓｐ．７ｔ．３ｐ５３５９ＬＴｅａＭｉａｒａｅｕｅｏｐｄｒｔｐｅ－ｏｌｎｔｅｒｒｃｕｌｍｃｓｉａｔＫｔ．ｉｕｐｔ－ｅｉｏｒｎｎｎｏｖｒｈｈｍｔｉ．ｃｏ．ｔ，ｏ３，ＰａｅｉｐｒｉｖｙＥｅｒＬｔｖｌ３Ｐ．ｆｇｅｉｔｌｔｎｅ．．ｙ
率，从而减小天线尺寸。这类高介质天线的主要缺
ｃ即ｌｇｏｉｎ
陷是：ａ激励出较强的表面波，面损耗较大，（）表使
增益减小，效率降低。（）ｂ带宽窄。为提高增益，常
在天线表面覆盖介质（ｐｒｒｅ（ｓｅｔｔ如图２ｕｓａ）所示）。
Ｙ
图４小型口径祸合圆极化微带天线
（ｆＯＸ，Ｙ
现代电磁学历经三百多年的发展，日臻成熟完善。天线作为实现无线电应用的关键设备，顺应通信、、广播雷达、制导等无线电应用系统在不同阶段的需要而不断发展。今昔对比，天线在功能、设计及制造工艺上都发生巨大变化。然而微电子技术与大规模集成电路迅猛发展，使天线成为电子设备中庞大、笨重部件的问题日渐突出，因而对能与设备大小协调且具有有效电性能的小天线的需求愈加迫切。以移动通信和个人通信为例，目前广泛应用于移动通信设备的单极天线和螺旋天线有许多缺点：
《电子技术》０２２０年第３期
万方数据
宽，制造公差降低，但这些性能的提高以牺牲增益为代价。一般地，若加载１０切片电阻，增益下降约
１５Ｂ．。此外，ｄ加载切片电容（ｈｃａｔ）ｃｉａｃｏ也可有ｐｉｒｐ
效降低谐振频率，减小天线尺寸，但带宽有所减小。
图２采用高。的多层介质微带天线，
采用铁氧体材料制成的微带天线实现小型化的
同时，且在较宽频带范围内频率可调（可达４％）０，
但铁氧体在微波频段损耗很大。有机高分子磁性材料在宽温度范围内电感和磁性能稳定，由其设计成的微带天线可显著减小尺寸，但损耗大，增益低。高
温超导材料ＨＳｈｈｐｒｕｓｅｏｄｃｒＴ（ｉｔｅｔｅｒｎｕｏ）ｇｅａｒｕｃｔｍｐ基片以及“ 光电子带阵”Ｇ（ｈｔｉｂｎ－ｐ基ＰＢｏｎａｄａ）ｐｏｃｇ
将短路探针替换为低阻抗的切片电阻（ｉｒｃｐｈｅ－
ｓｔ）在进一步降低谐振频率的同时还可增加带ｉｏ，ｓｒ宽。随加载电阻增大，天线品质因素降低，带宽展
．ｃｎ
天线，成为国内外研究热点。－６－（９）中国自２１０动化ｈｔ：ｗａｔａｏ．ｔ／ｗｗ．ｍｔｎｃｏｍｐ／ｕｏｉ
参
考
文献
ＷａｒｏｓＲｅａＤｓｎｄｒｒａｃｏｓａｔｈｕｅＢｌｅｇａｐｆｍｎｅｍｌｅｔ．ｉｎｅｏｆｌ
ｐｉｅａｔｎｓＩＥＴａｓＡｔｎｓｐｇｔｖｌｒｔｎｎａ．Ｅｎ．ｅａＰｏａａ，．ｎｄｅＥｒｎｎｒｏ
目，前微带天线小型化方法主要有以下几种：１１天线加载．
（）１不能集成到设备外壳上，尺寸大，易损坏；２（）辐射效率低，难于屏蔽，人体对天线的性能影响较
在微带天线上加载短路探针（ｏｉｐｓ，ｓｒｎｏ）通ｈｔｇｔ
过与馈点接近的短路探针在谐振空腔中引人藕合电容以实现小型化，典型结构如图１所示。天线的谐大；３天线对人体尤其是脑部有较大幅射，（）局部峰振频率主要取决于短路探针的粗细和位置，天线尺值甚至超出ＡＳＡＥＥ５１１９标准规定的限ＮＩＥＣ．－９２９寸可缩减５％以上。其缺点是：１０（）阻抗匹配极大制；４仅有一种极化特性，（）电气性能较差；５（）需地依赖于短路探针的位置及其与馈电点的距离 △ ，要匹配电路，损耗大，成本高。而若采用微带天线，－，则拥有以下颇具特色的优点：１便于与机身共形，往往需要馈电点的精确定位和十分微小的 △ 这给（）制造公差提出了苛刻要求。（）２带宽窄。（）３Ｈ面集成到设备的印制电路板或外壳上，制成内置式，不的交叉极化电平相对较高。易损坏，不额外增加设备尺寸；２（）可采用高水平的屏蔽技术来屏蔽天线，使天线几乎不受人体的影响，同时大大削减天线辐射对人体的危害；３馈电方（）式多样化，易获得阻抗匹配，不需匹配电路或平衡转换器，不存在天线与射频电路之间的物理限制；４（）易设计出移动电话使用的双频或多频天线。此外，小型化微带天线还可用于ＰＭＣＡ通信卡和无线ＣＩ