基于田口優(yōu)化的微帶天線分析公式研究.pdf

1、天線是無(wú)線通信系統(tǒng)中必不可少的器件，其性能的好壞會(huì)關(guān)系到系統(tǒng)的成敗。微帶天線因其具有成本小、輪廓低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)。隨著無(wú)線通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，微帶天線寬帶化技術(shù)的需求與日俱增。采用介電常數(shù)低且厚的介質(zhì)基片是微帶天線寬帶化技術(shù)中較為常用的方法。然而，當(dāng)介質(zhì)基片厚度為0.1～0.2λd(λd為介質(zhì)波長(zhǎng))時(shí)，已有的圓形和矩形貼片天線的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)分析公式將不再適用。雖然可以使用電磁數(shù)值仿真軟件對(duì)微帶天線進(jìn)行優(yōu)化，但效率

2、低、通用性差，而且無(wú)法建立天線物理尺寸和電氣參量之間的精確映射關(guān)系。因此，有必要研究微帶天線的分析公式。
　　在國(guó)家自然科學(xué)基金（基金號(hào):61401056）的資助下，論文對(duì)微帶貼片天線的分析公式進(jìn)行了深入研究，取得的主要研究成果有:
　　(1)提出一個(gè)新的圓形貼片天線諧振頻率分析公式。公式是基于3449組仿真數(shù)據(jù)并通過曲線擬合技術(shù)和田口優(yōu)化方法獲得，利用電磁仿真實(shí)驗(yàn)證明了公式的有效性。仿真結(jié)果表明:公式計(jì)算與仿真之間的平均相

3、對(duì)偏差小于2％、最大相對(duì)偏差小于3％。
　　(2)提出一個(gè)新的矩形貼片天線諧振頻率公式。當(dāng)給出天線長(zhǎng)度、寬度、介電常數(shù)和厚度時(shí)，可利用該公式直接計(jì)算出單層和雙層介質(zhì)矩形貼片天線的諧振頻率。通過電磁仿真和實(shí)際測(cè)試對(duì)公式的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果具有較好的一致性，公式計(jì)算與仿真之間的平均相對(duì)偏差小于3％、最大相對(duì)偏差小于5％。此外，仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果均表明:介質(zhì)電厚度的增加可提升天線的阻抗帶寬，但介質(zhì)電厚度應(yīng)小于0.13。