cpw馈电圆极化微带天线的研究与设计(附件)【字数：15419】
字数不包括。满足格式要求,参考文献不能少于20篇，其中英文参考文献不少于5篇。字数不包括。满足格式要求,参考文献不能少于20篇，其中英文参考文献不少于5篇。2. 外文译文一篇（不少于5000英文单词）。可以翻译几篇英文文献或者一本书的一部分。不要直接百度翻译给我，要保证语句通顺！3. 仿真结果。三、完成日期及进度2017年2月20日至2017年6月4日。进度安排1、2017.2.20-3.12，查阅资料、调研，完成开题报告；2、3.12-3.26，学习相关器件的资料，掌握设计流程，完成总体功能方案。进行外文文献翻译；3、3.27-4.16，设计原理图，编写相关程序，并利用软件进行仿真。完成中期检查报告；4、4.17-4.30，完成硬件设计及软硬件联机调试； 5、5.1-5.21，撰写毕业设计论文。完成论文初稿审核 ；6、5.22-5.28，论文定稿审核 （指导教师、评阅教师评分）； 7、5.29-6.4，答辩及成绩评定。四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:[1] 钟顺时，微带天线理论与应用，西安电子科技大学出版社, 1991.[2] 王玉峰, 何帅, 朱永建,等. 一种CPW馈电圆形缝隙宽带圆极化天线[J]. 通信对抗, 2008(4):39-41.[3] Sze J Y, Wong K L, Huang C C. Coplanar waveguide-fed square slot antenna for broadband circularly polarized radiation[J]. Antennas & Propagation IEEE Transactions on, 2003, 51(8):2141-2144..[4] 刘宗全, 钱祖平, 韩振平,等. CPW馈电宽带圆极化缝隙天线的设计与实现[J]. 军事通信技术, 2011(3):78-81.系(教研室)主任??/???（签章） 2017年 1月 5日学院主管领导 ??/???（签章） 2017年 1月 5日近年来，随着无线通信需求的不断增加，需要更多的宽带服务来支持无线设备。因此，对各种类型的圆极化缝隙天线的研究越来越多。共面波导馈电的宽缝隙天线由于其优越的性能，较宽的带宽，低剖面，平面几何和容易制作单片微波集成电路等等优点受到广泛的关注。本文设计一个具有狭窄开口的共面波导（ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
CPW）馈电的圆形微带天线，该天线工作于ISM频段，其谐振频率为2.4GHz，无线局域网（WLAN）、蓝牙、ZigBee等无线网络均工作在该频段。突出的信号条的长度（LS）是用来调整圆极化波中两个正交分量的相位差。在这个设计中，所提出的天线在中心频率为2.4 GHz时具有最小的回波损耗为43 dB、阻抗和3 dB的轴比带宽分别可以达到高达590 MHz和120MHz。关键词CPW；圆极化；微带天线
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义 2
1.3 本次课题的主要工作 2
第二章 天线的基本知识 4
2.1 天线的基本知识 4
2.1.1 天线的定义 4
2.1.2 天线的原理 4
2.1.3 电基本振子的场 5
2.1.4 天线的参数 7
2.2 微带天线及其原理 13
2.2.1 微带天线的定义及结构 13
2.2.2 微带天线的优缺点 13
2.2.3 微带天线的应用 14
2.2.4缝隙天线 15
2.3 微带天线的圆极化 17
2.3.1圆极化的原理 17
2.3.2 圆极化天线的实现方法 19
2.4 面波导(CPW)馈电 19
第三章 CPW馈电圆极化微带天线 22
3.1 HFSS软件的介绍 22
3.2 共面波导（CPW）馈电圆极化微带天线的设计 22
3.2.1 天线结构 22
3.2.2 CPW馈电圆极化微带天线建模设计 23
3.3 仿真结果及分析 28
3.3.1参数Rin的优化分析 28
3.3.2参数wide的优化分析 29
3.3.3参数Ls的优化分析 30
3.3.4总结 35
结束语 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景
随着电磁学技术的成熟，天线在无线移动通信系统中得到了广泛的应用。微带天线易于集成，成本低，轮廓低，因此在天线应用中的占有很重要的地位。尤其共面波导馈电的微带天线因其损耗低、串扰小而在通信领域得到广泛的应用。
一方面，圆极化天线由于其振幅相等、相位正交的性质，可以接收到任意极化方向的电波，同样，也可以辐射由任意极化天线的电波，所以圆极化天线普遍应用于电子侦察、电子干扰等中。同时，圆极化天线具有良好的旋向正交性，因此在通信、雷达的极化分集工作和电子对抗等得到广泛的涉及。另一方面，圆极化天线辐射出圆极化波，此电波入射到对称目标(如平面、球面等)时旋向逆转，因此，在移动通信、导航、飞行器等能够有效的抑制干扰和实现抗多径反射[1]。还有，为了部署发射器和接收器，而不会导致它们之间的偏振失配，并克服多径衰落问题，圆极化被普遍应用于无线通信，以提高系统的性能。
宽带圆极化天线有着良好的轴比带宽，然而，所有这些设计都有单一的业务频带。显然，一个业务频带经常会创建不同无线服务，因此，需要多波段圆极化天线以实现其要求。设计时，它有许多的要求，如轴向比带宽，回波损耗带宽等，这引起大量研究人员的关注。许多双频圆极化天线已经被开发出来。天线的圆形贴片由两个同心环和一个不相等的横向交叉槽加载接地平面的，然而，它只有约1%双圆极化带宽和约6%轴比带宽。虽然天线的设计比较复杂，但得到了相当不错的带宽。由于共面波导馈电缝隙天线有许多有优越的功能，如宽阻抗，单金属层和易于集成与有源器件，它们被极大地用于设计的圆极化天线。无线网（WLAN）和超宽带（UWB）已经使用共面波导馈电结构实现宽带圆极化天线。
目前圆极化缝隙天线大多采用探针馈电、微带耦合馈电和口径耦合馈电。共面波导馈电的平面天线由于其辐射单元和馈电单元在同一平面上，易于和有源器件集成，易于实现宽频带和直连、感性耦合和容性耦合多种馈电方式，近年来受到了较多的关注[2]。
1.2 课题研究的意义
近年来，由于无线通信系统的大量应用需求，需要更多的宽带服务来支持无线设备。因此，对各种类型的圆极化缝隙天线的研究越来越多，例如一个在四个角落有四个金属条，并在地平面上创造一个L形槽，从接地平面向插槽中心伸出一个T形金属条的共面波导馈电条加载长条形缝隙天线，交叉加载方形缝隙天线，加宽型带方形缝隙天线。宽带圆极化天线有着良好的轴比带宽。显而易见，在无线网领域，一个业务频带很难实现不同的服务，因此多波段圆极化天线是不可缺少的。
共面波导是一种十分重要的微波传输线，有着易于集成，损耗低，容易和器件实现串并联等等优点，在单片微波集成电路及其相关领域得到了广泛的应用。共面波导是在介质基片的顶层制作导体，并在导体两侧制作接地平面，呈现地线信号线地线布局。共面波导的地平面与信号线是共面的，通过调节信号线宽度及信号线与地之间的间距[3]来控制阻抗，体现了其结构的简单性。共面波导馈电的宽缝隙天线由于其较宽的带宽，低剖面，平面几何和容易制作单片微波集成电路而受到广泛的关注。
由于共面波导馈电缝隙天线有许多有吸引力的优点，如宽阻抗，单金属层和易于与有源器件集成，它们被大量地用于圆极化天线的设计中。一般来说，由于共面波导馈电或微带线馈电，天线通常会对馈线的产生一系列的问题。因此，本论文针对不同尺寸共面波导馈电时的天线结构及其性能参数进行研究分析，以希设计出一款满足任务书要求的共面波导圆极化微带天线。
1.3 本次课题的主要工作
本次课题设计一个具有狭窄开口的共面波导（CPW）馈电的圆极化微带天线，该天线工ISM(Industrial Scientific Medical)频段，其谐振频率为2.4GHz，无线网（WLAN）、蓝牙等无线网络均工作在该频段。突出的信号条的长度（LS）是用来调整圆极化波中两个正交分量的相位差。在这个设计中，所提出的天线在中心频率为2.4GHz时具有最小的回波损耗为43dB。阻抗和3dB的轴比带宽分别可以达到高达590MHz和120MHz。最后，我们的天线为宽带传输和接收提供了良好的圆极化辐射。
本文是在共面波导馈电微带圆极化的理论上，使用HFSS进行建模、分析，设计出中心频率为2.4GHz并实现圆极化的微带天线。具体的内容安排如下：
CPW）馈电的圆形微带天线，该天线工作于ISM频段，其谐振频率为2.4GHz，无线局域网（WLAN）、蓝牙、ZigBee等无线网络均工作在该频段。突出的信号条的长度（LS）是用来调整圆极化波中两个正交分量的相位差。在这个设计中，所提出的天线在中心频率为2.4 GHz时具有最小的回波损耗为43 dB、阻抗和3 dB的轴比带宽分别可以达到高达590 MHz和120MHz。关键词CPW；圆极化；微带天线
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究的意义 2
1.3 本次课题的主要工作 2
第二章 天线的基本知识 4
2.1 天线的基本知识 4
2.1.1 天线的定义 4
2.1.2 天线的原理 4
2.1.3 电基本振子的场 5
2.1.4 天线的参数 7
2.2 微带天线及其原理 13
2.2.1 微带天线的定义及结构 13
2.2.2 微带天线的优缺点 13
2.2.3 微带天线的应用 14
2.2.4缝隙天线 15
2.3 微带天线的圆极化 17
2.3.1圆极化的原理 17
2.3.2 圆极化天线的实现方法 19
2.4 面波导(CPW)馈电 19
第三章 CPW馈电圆极化微带天线 22
3.1 HFSS软件的介绍 22
3.2 共面波导（CPW）馈电圆极化微带天线的设计 22
3.2.1 天线结构 22
3.2.2 CPW馈电圆极化微带天线建模设计 23
3.3 仿真结果及分析 28
3.3.1参数Rin的优化分析 28
3.3.2参数wide的优化分析 29
3.3.3参数Ls的优化分析 30
3.3.4总结 35
结束语 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景
随着电磁学技术的成熟，天线在无线移动通信系统中得到了广泛的应用。微带天线易于集成，成本低，轮廓低，因此在天线应用中的占有很重要的地位。尤其共面波导馈电的微带天线因其损耗低、串扰小而在通信领域得到广泛的应用。
一方面，圆极化天线由于其振幅相等、相位正交的性质，可以接收到任意极化方向的电波，同样，也可以辐射由任意极化天线的电波，所以圆极化天线普遍应用于电子侦察、电子干扰等中。同时，圆极化天线具有良好的旋向正交性，因此在通信、雷达的极化分集工作和电子对抗等得到广泛的涉及。另一方面，圆极化天线辐射出圆极化波，此电波入射到对称目标(如平面、球面等)时旋向逆转，因此，在移动通信、导航、飞行器等能够有效的抑制干扰和实现抗多径反射[1]。还有，为了部署发射器和接收器，而不会导致它们之间的偏振失配，并克服多径衰落问题，圆极化被普遍应用于无线通信，以提高系统的性能。
宽带圆极化天线有着良好的轴比带宽，然而，所有这些设计都有单一的业务频带。显然，一个业务频带经常会创建不同无线服务，因此，需要多波段圆极化天线以实现其要求。设计时，它有许多的要求，如轴向比带宽，回波损耗带宽等，这引起大量研究人员的关注。许多双频圆极化天线已经被开发出来。天线的圆形贴片由两个同心环和一个不相等的横向交叉槽加载接地平面的，然而，它只有约1%双圆极化带宽和约6%轴比带宽。虽然天线的设计比较复杂，但得到了相当不错的带宽。由于共面波导馈电缝隙天线有许多有优越的功能，如宽阻抗，单金属层和易于集成与有源器件，它们被极大地用于设计的圆极化天线。无线网（WLAN）和超宽带（UWB）已经使用共面波导馈电结构实现宽带圆极化天线。
目前圆极化缝隙天线大多采用探针馈电、微带耦合馈电和口径耦合馈电。共面波导馈电的平面天线由于其辐射单元和馈电单元在同一平面上，易于和有源器件集成，易于实现宽频带和直连、感性耦合和容性耦合多种馈电方式，近年来受到了较多的关注[2]。
1.2 课题研究的意义
近年来，由于无线通信系统的大量应用需求，需要更多的宽带服务来支持无线设备。因此，对各种类型的圆极化缝隙天线的研究越来越多，例如一个在四个角落有四个金属条，并在地平面上创造一个L形槽，从接地平面向插槽中心伸出一个T形金属条的共面波导馈电条加载长条形缝隙天线，交叉加载方形缝隙天线，加宽型带方形缝隙天线。宽带圆极化天线有着良好的轴比带宽。显而易见，在无线网领域，一个业务频带很难实现不同的服务，因此多波段圆极化天线是不可缺少的。
共面波导是一种十分重要的微波传输线，有着易于集成，损耗低，容易和器件实现串并联等等优点，在单片微波集成电路及其相关领域得到了广泛的应用。共面波导是在介质基片的顶层制作导体，并在导体两侧制作接地平面，呈现地线信号线地线布局。共面波导的地平面与信号线是共面的，通过调节信号线宽度及信号线与地之间的间距[3]来控制阻抗，体现了其结构的简单性。共面波导馈电的宽缝隙天线由于其较宽的带宽，低剖面，平面几何和容易制作单片微波集成电路而受到广泛的关注。
由于共面波导馈电缝隙天线有许多有吸引力的优点，如宽阻抗，单金属层和易于与有源器件集成，它们被大量地用于圆极化天线的设计中。一般来说，由于共面波导馈电或微带线馈电，天线通常会对馈线的产生一系列的问题。因此，本论文针对不同尺寸共面波导馈电时的天线结构及其性能参数进行研究分析，以希设计出一款满足任务书要求的共面波导圆极化微带天线。
1.3 本次课题的主要工作
本次课题设计一个具有狭窄开口的共面波导（CPW）馈电的圆极化微带天线，该天线工ISM(Industrial Scientific Medical)频段，其谐振频率为2.4GHz，无线网（WLAN）、蓝牙等无线网络均工作在该频段。突出的信号条的长度（LS）是用来调整圆极化波中两个正交分量的相位差。在这个设计中，所提出的天线在中心频率为2.4GHz时具有最小的回波损耗为43dB。阻抗和3dB的轴比带宽分别可以达到高达590MHz和120MHz。最后，我们的天线为宽带传输和接收提供了良好的圆极化辐射。
本文是在共面波导馈电微带圆极化的理论上，使用HFSS进行建模、分析，设计出中心频率为2.4GHz并实现圆极化的微带天线。具体的内容安排如下：
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