論文開題報告：介質(zhì)諧振器天線的設(shè)計

大學學士學位論文開題報告

學 院 信息科學與工程學院
年 級 09級電子信息工程
研究方向 電磁場與微波技術(shù)

擬撰寫學位論文的題目 介質(zhì)諧振器天線的設(shè)計


1、論文選題的依據(jù)（包括選題的來源、意義以及國內(nèi)外的研究動態(tài)）
1.1選題的來源、意義
隨著無線通信事業(yè)的飛速發(fā)展,對于天線的小型化、寬頻帶、低損耗等性能提出了更高的要求。雖然各種各樣的微帶天線因其低剖面、輕質(zhì)量等優(yōu)點,已經(jīng)得到了深入的研究和廣泛的應用,但由于在高頻段金屬歐姆損耗高和在低頻段天線幾何尺寸大這兩個關(guān)鍵性技術(shù)瓶頸的存在,其發(fā)展和應用受到了一定的限制。近年來,一種新型天線——介質(zhì)諧振器天線由于良好的性能而受到了廣泛的關(guān)注和研究。
介質(zhì)諧振器早期主要作為一種能量的存儲裝置，介質(zhì)諧振器天線是一種諧振式天線，由低損耗的微波介質(zhì)材料構(gòu)成，它的諧振頻率由諧振器尺寸、形狀和相對介電常數(shù)所決定。且介質(zhì)諧振器具有其自身特有的優(yōu)勢：
(1)介電常數(shù)的選擇范圍很大(6－140)，允許設(shè)計者靈活控制尺寸和帶寬；
(2)介質(zhì)諧振器天線通過整個諧振器表面（除了
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饋電、共面波導饋電、同軸探針饋電以及雙饋電結(jié)構(gòu)等等。其中微帶槽耦合饋電應用比較多，槽的形狀也有多種形式，例如矩形、環(huán)形、U形等等。最近越來越多的設(shè)計采用同軸線和共形貼片饋電結(jié)構(gòu)。
（3）介質(zhì)諧振器天線陣
單個諧振器的介質(zhì)諧振器天線的增益一般在2—8dBi 之間。更大的增益，往往需要陣列天線才能得到。而介質(zhì)諧振器天線因為尺寸小這一優(yōu)點特別適合組成陣列。目前的研究主要集中在直線陣和平面陣。平面陣列的研究大多集中在2*2的子陣列，主要研究不同的饋電形勢來獲取性能更好的天線性能。高增益往往意味著窄頻帶，所以多用于需要定向通信的場合。
（4）雙極化介質(zhì)諧振器天線
雙極化天線能夠接受和發(fā)射2個正交極化的電磁波，隱刺在同一頻帶內(nèi)，天線可以發(fā)射或接受兩種信號，從而有利于頻率復用和收發(fā)同時工作。在移動通信中采用雙極化天線（±45°極化），可以抗多徑傳輸。在衛(wèi)星通信與GPS系統(tǒng)中使用雙極化天線，可以實現(xiàn)地面/衛(wèi)星通信雙模工作。
探針激勵，微帶線臨近耦合和口徑耦合饋電是雙極化介質(zhì)諧振器天線最常用的饋電方式。通過調(diào)整探針位置長度，耦合槽的位置，形狀以及饋電結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，可以使介質(zhì)諧振器天線工作在雙極化狀態(tài)。
2、論文研究的目標、方案：
通過學習和掌握微波傳輸線理論和介質(zhì)諧振器天線的基本知識以及設(shè)計方法，并且在參考國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，通過仿真軟件HFSS對介質(zhì)諧振器天線進行分析和仿真，設(shè)計出工作頻率為2.4GHz的雙極化矩形介質(zhì)諧振天線。
介質(zhì)諧振器的研究有很多難點：諧振頻率的估計，饋電結(jié)構(gòu)的設(shè)計等。估計諧振頻率的方法有很多，比如近似磁壁、開波導、變分法和數(shù)值計算等，但不管哪種方法都不可能非常準確地計算出諧振頻率。電磁場并不是完全束縛在介質(zhì)內(nèi)，總是有各種泄露。
饋電結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要考慮饋電結(jié)構(gòu)整體阻抗是否與輸入端口匹配、饋電結(jié)構(gòu)和介質(zhì)諧振器之間是否有足夠的耦合度。常見的有：微帶線直接耦合饋電，同軸探針饋電，以及槽耦合饋電等。通過研究和比較，槽耦合饋電能夠提供更高的端口隔離和低交叉極化輻射。
3、研究特色和創(chuàng)新之處：
本課題采用一種新的雙極化介質(zhì)諧振天線設(shè)計，使用了一種新的對稱槽耦合饋電，并且選擇威爾金森反相饋電網(wǎng)絡(luò)代替普通的反相饋電網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)高端口隔離。用數(shù)值模擬的方法改變矩形介質(zhì)諧振器天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過仿真軟件研究長度和寬度對介質(zhì)諧振器諧振頻率的影響，優(yōu)化天線的參數(shù)，設(shè)計出在工作頻段內(nèi)的雙極化矩形介質(zhì)諧振天線。
4、論文達到的預期目標與預期研究成果：
本課題將以雙極化矩形介質(zhì)諧振天線為研究對象，分析系統(tǒng)內(nèi)電磁場分布及輻射方向，以及長和寬對介質(zhì)諧振器諧振頻率的影響，優(yōu)化介質(zhì)諧振器天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，初步設(shè)計一工作頻率為2.4GHz的雙極化矩形介質(zhì)諧振器天線。
5、論文的進展和進度安排：
2012/12/01—2012/12/30:課題調(diào)研;
2013/01/01—2013/02/10:閱讀資料并自學掌握微波傳輸線理論和介質(zhì)諧振器天線的基本知識以及設(shè)計方法;
2013/02/11—2013/03/08:仔細研讀指定的碩士(和學士)學位論文,并對課題進行理論分析與研究;
2013/03/09—2013/03/30:三維電磁仿真軟件HFSS的學習與使用;
2013/04/01—2013/04/21:使用HFSS對課題進行深入的數(shù)值模擬研究,同時匯總相關(guān)結(jié)果與結(jié)論;
2013/04/22—2013/05/06:學生撰寫畢業(yè)論文;
2013/05/07—2013/05/17:指導教師修改畢業(yè)論文,并返回修改意見給學生;
2013/05/18—2013/05/20:學生修改畢業(yè)論文;
2013/05/20—2013/05/21:上傳畢業(yè)論文.
6、參考文獻:
[1]葛悅禾，湯煒，張海，寬帶疊層矩形介質(zhì)諧振器天線的設(shè)計與仿真[J]，華僑大學學報，2012.
[2]林昌祿，陳海，吳為公，近代天線設(shè)計[M]，人民郵電出版社，1990.
[3]李宗謙，佘京兆，高葆新，微波工程基礎(chǔ)[M]，清華大學出版社，2004.
[4]于曉樂 ……（未完，全文共4469字，當前僅顯示2257字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告：介質(zhì)諧振器天線的設(shè)計》）