小型天線技術(shù)

1、小型天線技術(shù)小型天線技術(shù)Compact and Broadband Microstrip AntennasBroadband Microstrip Antennas小天線是移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一小天線是移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一l隨著移動(dòng)無線通信技術(shù)的發(fā)展，各種移動(dòng)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l1。GSM (global system for mobile communication ) 手機(jī)工作在800900MHzl2。全球定位系統(tǒng)(GPS: global positioning system )工l作在1.5GHzl3。IEEE802.11為協(xié)議的無線局域網(wǎng)

2、工作在2.4GHz;.4。以IEEE802.16為協(xié)議的無線城局域網(wǎng)工作在5.8GHzl5。2002年美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）通過了極寬帶l通信技術(shù)（UWB）所規(guī)定的頻率匯聚范圍為3l11GHz小天線技術(shù)小天線技術(shù)l為滿足以上各種移動(dòng)通信的需求近二十年來人們發(fā)展了各種類型的小天線。l小天線具有外型尺寸小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低等特點(diǎn)。l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。小天線主要類型小天線主要類型l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l1。微帶貼片天線l(Microstrip substrate l patch antenna)l2。倒F天線l

3、PIFA：Planar linvert F antenna微帶貼片天線微帶貼片天線l微帶貼片天線是1953年由 Deschamps, G. A.在他所發(fā)表的論文, Microstrip Microwave Antennas, Proc. 3rd USAF Symposiumon Antennas, 1953.首先提出來的，文獻(xiàn)中又簡寫為MSA（Microstrip Antenna).l1970年Munson 和 Howell對微帶小天線的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。主要優(yōu)缺點(diǎn)：主要優(yōu)缺點(diǎn)：l優(yōu)點(diǎn)：l重量小，體積小，易于制造。l可以使用微帶（微波基片）電路制造技術(shù)批量生產(chǎn)，造價(jià)低。l可與其他集成電路集

4、成在同一塊電路板上，l可以使用多種極化技術(shù)。l可以工作在多個(gè)頻帶或?qū)掝l帶上l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（Smart Antennas）主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：l Narrow BW;典型的工作帶寬只有5%l Lower gain;l Low power-handling capability.l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)。l目前使用MSA技術(shù)的天線可以構(gòu)成UWB天線l使用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)也可以克服低增益的缺點(diǎn)。寬帶工作的微帶天線的例子寬帶工作的微帶天線的例子IEEE MICROWAVE AND WIRELESS CO

5、MPONENTS LETTERS, VOL. 15, NO. 6, JUNE 2005 395IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, VOL. 4, 2005 237Applications of MSAProximity fuses:接近引信；Pagers:A public-address system used for summoning purposes. microwave hyperthermia微波加熱；Intruder alarm 入侵報(bào)警, telemetry 遙測天線的帶寬理論：天線的帶寬理論：l天線的阻抗帶寬一般是指天

6、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。電壓駐波比與反射系數(shù)的關(guān)系天線的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)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。基本公式基本公式反射系數(shù)輸入阻抗與傳輸線之間的關(guān)系主要分析方法：主要分析方法： The transmission line model; The cavity model; The MNM. Numerical Method這里MNM是多口網(wǎng)絡(luò)模型的縮寫multiport network model基本貼片天線分析基本貼片天線分析l對一矩形MSA，其工作主要依靠其邊緣電流的輻射。l當(dāng)矩形邊長為

7、L時(shí)，其工作波長的一半略小于L，即L/2. 是介質(zhì)基片中的電磁波波長，與自由空間中的電磁波長0的關(guān)系為0/,effeff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)r微帶天線的分析微帶天線的分析2l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：l The method of moments (MoM); IE3D矩量法矩量法l The finite-element method (FEM); HFSS有限元法有限元法l The spectral domain technique (SDT);譜域法譜域法l The finite-difference time domai

8、n (FDTD) method. XFDTDl時(shí)域有限差分法時(shí)域有限差分法l.The finite-integral method (FIM) CST有限積分法有限積分法小型微帶天線技術(shù)小型微帶天線技術(shù)l小型微帶天線技術(shù)主要有l(wèi)1。使用高介質(zhì)常數(shù)基片l（r20)l2。使用邊緣短路技術(shù)l3.使用開縫技術(shù)，加長電流l路徑l4。多層介質(zhì)開孔耦合技術(shù)l5。其他技術(shù)。如加載技術(shù)小型微帶天線技術(shù)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。小型微帶天線技術(shù)小型微帶天線技術(shù)3開縫及電阻加載技術(shù)Chip resister loaded antennas1用微帶電阻加載是實(shí)現(xiàn)寬帶小型微帶天線常用

9、的技術(shù)Chip resister loaded antennas2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(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。加載技術(shù)及高阻抗介質(zhì)板復(fù)蓋技術(shù)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(bào)道，在電阻加載時(shí)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。高阻抗介質(zhì)板復(fù)蓋后的天線增益高阻抗介質(zhì)板復(fù)蓋后的天線增益多層結(jié)構(gòu)及短路技術(shù)多層結(jié)構(gòu)及短路技術(shù)多層激勵(lì)多層激勵(lì)短路及開縫技術(shù)短路及開縫技術(shù)雙極化技術(shù)雙極化技術(shù)寬帶技術(shù)寬帶技術(shù)寬帶微帶天線技術(shù)寬帶微帶天線技術(shù)縫耦合寬帶技術(shù)雙頻帶工作技術(shù)雙頻帶工作技術(shù)雙工作頻率天線雙工作頻率天線有源天線技術(shù)有源

10、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參考資料參考資料l1。Compact and Broadband Microstrip lAntennas. Kin-Lu WonglCopyrightc 2002 John Wiley & Sons, Inc.lISBNs: 0-471-41717-3 (Hardback); 0-471-22111-2 (Electronic)lLibrary of Congress Cataloging-in-Publication DatalKumar, Girish.l2。Broadband microstrip antennas / Girish Kumar and K.P. Ray.lp. cm. (Artech House antennas and propagati