論文開(kāi)題報(bào)告：介質(zhì)諧振器天線的設(shè)計(jì)

大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文開(kāi)題報(bào)告

學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院
年 級(jí) 09級(jí)電子信息工程
研究方向 電磁場(chǎng)與微波技術(shù)

擬撰寫(xiě)學(xué)位論文的題目 介質(zhì)諧振器天線的設(shè)計(jì)


1、論文選題的依據(jù)（包括選題的來(lái)源、意義以及國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)）
1.1選題的來(lái)源、意義
隨著無(wú)線通信事業(yè)的飛速發(fā)展,對(duì)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(diǎn),已經(jīng)得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)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(gè)關(guān)鍵性技術(shù)瓶頸的存在,其發(fā)展和應(yīng)用受到了一定的限制。近年來(lái),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(chǔ)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(duì)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(shì)：
(1)介電常數(shù)的選擇范圍很大(6－140)，允許設(shè)計(jì)者靈活控制尺寸和帶寬；
(2)介質(zhì)諧振器天線通過(guò)整個(gè)諧振器表面（除了
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饋電、共面波導(dǎo)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(yīng)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(lái)越多的設(shè)計(jì)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(gè)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?yàn)槌叽缧∵@一優(yōu)點(diǎn)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(shì)來(lái)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(chǎng)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(gè)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(hào)，從而有利于頻率復(fù)用和收發(fā)同時(shí)工作。在移動(dòng)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(shí)現(xiàn)地面/衛(wèi)星通信雙模工作。
探針激勵(lì)，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(guò)調(diào)整探針位置長(zhǎng)度，耦合槽的位置，形狀以及饋電結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，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(biāo)、方案：
通過(guò)學(xué)習(xí)和掌握微波傳輸線理論和介質(zhì)諧振器天線的基本知識(shí)以及設(shè)計(jì)方法，并且在參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真軟件HFSS對(duì)介質(zhì)諧振器天線進(jìn)行分析和仿真，設(shè)計(jì)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(diǎn)：諧振頻率的估計(jì)，饋電結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。估計(jì)諧振頻率的方法有很多，比如近似磁壁、開(kāi)波導(dǎo)、變分法和數(shù)值計(jì)算等，但不管哪種方法都不可能非常準(zhǔn)確地計(jì)算出諧振頻率。電磁場(chǎng)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(jì)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(jiàn)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(guò)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(jì)，使用了一種新的對(duì)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(shí)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(guò)仿真軟件研究長(zhǎng)度和寬度對(duì)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(jì)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(dá)到的預(yù)期目標(biāo)與預(yù)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(duì)象，分析系統(tǒng)內(nèi)電磁場(chǎng)分布及輻射方向，以及長(zhǎng)和寬對(duì)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(jì)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(jìn)展和進(jìn)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(xué)掌握微波傳輸線理論和介質(zhì)諧振器天線的基本知識(shí)以及設(shè)計(jì)方法;
2013/02/11—2013/03/08:仔細(xì)研讀指定的碩士(和學(xué)士)學(xué)位論文,并對(duì)課題進(jìn)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(xué)習(xí)與使用;
2013/04/01—2013/04/21:使用HFSS對(duì)課題進(jìn)行深入的數(shù)值模擬研究,同時(shí)匯總相關(guān)結(jié)果與結(jié)論;
2013/04/22—2013/05/06:學(xué)生撰寫(xiě)畢業(yè)論文;
2013/05/07—2013/05/17:指導(dǎo)教師修改畢業(yè)論文,并返回修改意見(jiàn)給學(xué)生;
2013/05/18—2013/05/20:學(xué)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(xiàn):
[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(jì)與仿真[J]，華僑大學(xué)學(xué)報(bào)，2012.
[2]林昌祿，陳海，吳為公，近代天線設(shè)計(jì)[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(xué)出版社，2004.
[4]于曉樂(lè) ……（未完，全文共4469字，當(dāng)前僅顯示2257字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《論文開(kāi)題報(bào)告：介質(zhì)諧振器天線的設(shè)計(jì)》）