毕业设计（论文）小型化双频微带天线的特性研究

《毕业设计（论文）小型化双频微带天线的特性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）小型化双频微带天线的特性研究（35页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、泉 州 师 范 学 院毕业论文（设计）题 目 小型化双频微带天线的特性研究 物理与信息工程学 院电子信息科学与技术专 业 07 级 学生姓名 学 号 070303030 指导教师 职 称 副教授 完成日期 2011年4月 教务处 制小型化双频微带天线的特性研究物理与信息工程学院 电子信息科学与技术专业 指导教师 副教授摘要：为了减少通信之间的干扰，且为了天线能同时满足多个通信系统要求，天线需在不同的频段下工作，本文通过研究两个背对的“C”的微带天线的特性，它主要采用了曲流技术增大电流的路径和双振模式实现天线的小型化，通过HFSS软件来仿真模型，改变微带天线的各个参数的尺寸来研究微带天线在2.4

2、G和5.8G时性能的变化情况。 关键词：微带天线；双频；HFSS目录引言3第一章 双频微带天线的结构4第二章 天线的仿真及测试结果分析52.1天线的反射损耗图52.2天线的场强方向图82.3天线的电流分布图9第三章 天线的敏感性分析103.1 L对S11的影响113.1.1 L1对S11的影响113.1.2 L2对S11的影响123.1.3 L3对S11的影响123.1.4 L4对S11的影响123.2 S对S11的影响143.2.1 S1对S11的影响143.2.2 S2对S11的影响143.2.3 S3对S11的影响153.2.4 S4对S11的影响153.3 Lf对S11的影响163.4

3、 Wf对S11的影响17第四章 天线的灵敏度分析和优化设计174.1 L的灵敏度分析184.1.1 L1的灵敏度分析184.1.2 L2的灵敏度分析194.1.3 L3的灵敏度分析204.1.4 L4的灵敏度分析214.2 S的灵敏度分析224.2.1 S1的灵敏度分析224.2.2 S2的灵敏度分析234.2.3 S3的灵敏度分析244.2.4 S4的灵敏度分析254.3 Wf的灵敏度分析264.4 天线的优化结果及分析27第五章 结束语32致谢32参考文献33英文摘要34引言微带天线是20世纪70年代研究成功的一种新型天线，它是由介质基片，另一侧为平面几何形状的导体贴片和基片另一面上的接地

4、板构成。它体积小、重量轻、剥面薄，容易实现双频段，双极化，便于获得圆极化，平面结构，与微波毫米波无源电路有源电路以及集成电路的兼容性好等优点1。 但随着无线通信的不断发展，使得通信系统不断的更新和扩容，在要求天线能在宽频的条件下工作同时能够满足多个系统的通信要求，所以研究多频带微带天线的特性已经成为迫切的课题。 就目前而言双频化技术主要有：在矩形的辐射边附近刻蚀缝隙；带有短路针和缝隙的矩形贴片；采用多层贴片；inclined缝隙耦合的矩形贴片；采用单一馈电、单层结构的双频技术。 本文设计的是一种小型化的双频微带天线，其中心频率是2.4G和5.8G，2.4G频段是全球免费使用的ISM频段，蓝牙、

5、802.11b和Zigbee都工作在2.4G频段，为了不会使多技术在该频段造成的干扰，特别在802.11a中增加了5.8G频段，所以同时工作在2.4G和5.8G频段的双频天线是非常有意义的2。通过HFSS软件对其进行仿真来改变双频微带天线的结构尺寸观察双频微带天线的S参数变化情况得出双频微带天线的最佳尺寸。第一章 双频微带天线的结构双频天线的仿真及其平面结构如图1所示，（1）为天线的平面图，微带天线主要有三部分组成，其中黑色的表示微带馈线和天线的辐射单元，在介质板的同一侧，位于介质板的下方的灰色部分为微带天线的接地板。（2）为其仿真结构，微带天线的辐射单元由50ohm的微带线馈电，同轴线与微带

6、线之间是通过SAM连接器连接的，由图可知双频微带天线是对称结构的，经过仿真效果得出我们把介质基片用的是环氧玻璃布层压绝缘板FR4-epoxy，它的节电常数是4.4，厚度是1.6mm，接地板的大小为Wg x Lg，接地板并没有完全覆盖整个微带天线，微带线的尺寸为Lf x Wf。辐射贴片由两个对称的形如背对的“C”行的臂组成，两个“C”行通过放置在中间的短线连接，天线是在空气中应用的所以仿真模型加了空气腔以模拟微带天线的真实工作环境，双频微带天线是通过采用曲流技术，增大电流的路径，从而实现天线的小型化3。（1）示意图（2）仿真图图1微带天线结构第二章 天线的仿真及测试结果分析利用仿真软件Ansof

7、t HFSS 对双频微带天线进行仿真，先把各个参数的尺寸设为如下：Lg=20mm,Wg=9.8mm，Lf=10.2mm，Wf=0.8mm，L1=3.2m，S1=0.6mm，L2=11mm，S2=1.2mm，L3=5.2mm,S3=31.2mm，L4=2.8mm,S4=0.8mm。2.1天线的反射损耗图天线的反射损耗曲线如图2所示，也即为S11的曲线图，由图可知在低频段2.4GHz附近，有较小的反射损耗，其工作范围是2.32GHz2.70GHz，在低频段的绝对带宽为390MHz，其中心频率为2.515GHz，其相对带宽为15.5%。在高频段有反射损耗小于-10dB，其工作频率范围为5.389GH

8、z5.792GHz，其绝对带宽为403MHz,中心频率为5.591GHz，相对带宽为7.21%。图2 天线的反射损耗a（1）2.4G时的E面场强方向图a(2)2.4G时的三维场强方向图b(1)5.8G时的E面场强方向图b(2)5.8G时的三维场强方向图图3双频天线的三维场强图及其E面场强方向图2.2天线的场强方向图天线的场强方向图如图3所示，方向图是指与天线等距离处，天线辐射场大小在空间中的相对分布随方向变化的图形。由图a（1）可知在低频段即在2.4GHz附近时在=-20是其最大辐射方向，且并没有副瓣产生说明参加辐射的辐射元多，图a(2)是其在2.4G时的三维场强方向图，由图可以清楚的看出场强

9、大小在空间中各个方向的分布情况，也可以清楚的看出它是一个球状辐射。在高频段5.8GHz附近上时E面场强方向图出现了副瓣的情况，但是仍有一定的方向性，由图可知它的最大辐射方向也在=-20左右，这说明在这两个频段上在场强的辐射都比较好方向也较集中，图b（2）也可清楚的看出场强的分布情况。a 2.4GHz时天线的电流分布b 5.8GHz时天线的电流分布图4 天线的电流分布 2.3天线的电流分布图 图4所示为电流在2.4GHz和5.8GHz频率点时的电流分布图。由图a知电流在2.4G频率点上整个贴片的分布都较大，在臂上都有较大的电流流过，在双臂的中心点和微带线处流过的电流更大几乎是在双臂上的两倍。电流

10、的路径约为2.4G时的1/4波长。在5.8G频率点时电流在臂上的分布较少，从图中可以看出电流主要分布在连接线处和微带线处，电流的路径也约为5.8G时的1/4波长。第三章 天线的敏感性分析 图5和图6都是各个参数变化时对天线反射损耗S11的影响，每个参数影响S11时都是只改变一个参数的值而其他参数都保持不变。图5-1 L1对S11的影响图5-2 L2对S11的影响图5-3 L3对S11的影响图5-4 L4对S11的影响3.1 L对S11的影响 3.1.1 L1对S11的影响 图5-1所示为L1变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知L1对反射损耗有着明显的影响，对工作频率的影响不是很大，观察

11、图形可知当L1变大时低频段的反射损耗变大，而高频段的反射损耗反而变小，为了使天线能够达到最优化，以及能够使得在两个频段有较小的反射损耗，综合考虑我们先取L1=2.8mm。3.1.2 L2对S11的影响图5-2所示为L2变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知L2对反射损耗有着明显的影响，对工作频率几乎是没有影响的，观察图形可知当L2变大时低频段的反射损耗越来越小，而在高频段L2变大时反射损耗却越来越大，但在L2在10.6mm、10.8mm、11mm时几乎重合说明这三个数值在高频段对反射损耗几乎没有影响。为了使天线能够达到最优化，以及能够使得在两个频段有较小的反射损耗，综合考虑我们先取L2=

12、11mm。3.1.3 L3对S11的影响图5-3所示为L3变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知L3对反射损耗有着明显的影响，在低频段对工作频率没有影响的，随着L3的变大反射损耗变小，而在高频段整体上是随着L3的变大反射损耗也跟着变大，在L3=4.6mm时损耗曲线有较大的变化说明L3在该值时天线的性能变得很不理想，在设计和制作天线时我们应排除L3=4.6mm的情况，而在L3在5mm、5.2mm时在高频段他们的衰减是一样的但在低频段不一样，为了使天线能够达到最优化，以及能够使得在两个频段有较小的反射损耗，综合考虑我们先取L3=5.2mm。3.1.4 L4对S11的影响图5-4所示为L4变化

13、时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知L4对反射损耗有着明显的影响，无论在低频段还是在高频段对工作频率都是没有影响的，在低频段随着L4的变大反射损耗越来越小，而在高频段随着L4的变大反射损耗也越来越大，为了能够达到较好的性能要求以及能够使得在两个频段有较小的反射损耗，综合考虑我们先取L4=2.6mm。图6-1 S1对S11的影响图6-2 S2对S11的影响图6-3 S3对S11的影响图6-4 S4对S11的影响3.2 S对S11的影响3.2.1 S1对S11的影响图6-1所示为S1变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知S1对在高频段和低频段的工作频率都是没有影响的，在低频段随着S1的变

14、大反射损耗越来越大，而在高频段随着S1的变大反射损耗却越来越来小，为了能够达到较好的性能要求以及能够使得在两个频段有较小的反射损耗，综合考虑我们先取S1=0.4mm。3.2.2 S2对S11的影响图6-2所示为S2变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知S2对在高频段和低频段的工作频率都是没有影响的，在低频段随着S2的变大反射损耗越来越大，同时在高频段随着S2的变大反射损耗也越来越来大，但在S2=0.8mm、1.2mm时他们的损耗曲线重合说明S2在这两个值时对反射损耗是一样的，从图中我们得知在高频段的反射损耗都是较小的，最小的为-22dB左右而在高频段反射损耗都相对较大，最小的为-5dB左

15、右，为了能使天线在这两个频率点有较好的反射损耗同时为了能够达到较好的性能要求，综合考虑我们先取S2=0.8mm。3.2.3 S3对S11的影响图6-3所示为S3变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知在一定范围内S3对在高频段和低频段的工作频率都是没有影响的，在低频段随着S3的变大反射损耗越来越小，同时在高频段随着S3的变大反射损耗也越来越来大，在低频段当S3=0.6mm时反射损耗发生了剧烈的变化，天线的损耗很大，同样在高频段S3=0.8mm时的反射损耗也发生了剧烈的变化，天线的损耗相对其他的尺寸都比较大。所以在设计天线和工艺制造时都应避免这两个尺寸的大小，为了能使天线在这两个频率点有较好

16、的反射损耗同时为了能够达到较好的性能要求，综合考虑我们先取S3=1.6mm。3.2.4 S4对S11的影响图6-4所示为S4变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知在一定范围内S4在低频段的工作频率都是没有影响的，在低频段随着S4的变大反射损耗越来越小，但在S4=0.2mm时反射损耗发生了很大的变化，反射损耗变得很大，在高频段随着S4的变化不仅影响了反射损耗也影响了工作频率，在S4=0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm时他们不影响工作频率，在这几个数值间S4越大天线的反射损耗也越大，在S4为1.2mm时频率点向左移动使工作频率偏小，同时反射损耗也增大，在S4为1.4mm时在高频段出现

17、了两个频率点，一个偏大，另一个偏小，但反射损耗都是很大的，S4为0.2mm时频率点向右偏移使工作频率变大但反射损耗也很大，所以在模型设计和工业制作时都应避免这几个尺寸的大小，它会造成天线的性能大幅度下降，为了能使天线在这两个频率点有较好的反射损耗同时为了能够达到较好的性能要求，综合考虑我们先取S4=0.8mm。图7是微带线的尺寸Wf和Lf改变时对天线的反射损耗的影响，在改变尺寸时同样也只改变其中一个尺寸大小而另一个尺寸不变。图7-1 Lf对S11的影响图7-2 Wf对S11的影响3.3 Lf对S11的影响 图7-1所示为Lf变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知在一定范围内Lf在低频段的

18、工作频率都是没有影响的，在低频段随着Lf的变大反射损耗越来越大，在高频段随着Lf的增大反射损耗却越来越小，在Lf=9.8mm时天线的反射损耗发生了较激烈的变化，不仅对工作频率有影响，反射损耗也发生了较大的变化，在建模设计与工业制作时应避免这一值的出现，为了能使天线在这两个频率点有较好的反射损耗同时为了能够达到较好的性能要求，综合考虑我们先取Lf=10.2mm。3.4 Wf对S11的影响图7-1所示为Wf变化时对反射损耗S11影响的曲线图，由图可知在一定范围内Wf无论在低频段还是高频段它的改变对工作频率都是没有影响的，在低频段随着Wf的变大，反射损耗越来越小，在高频段先是随着Wf的变大反射损耗却

19、越来越小，但在Wf=1.2mm的反射损耗却比Wf=1.4mm时的反射损耗要下，说明当Wf的尺寸大小超过1.2mm时双频微带天线的反射损耗开始变大，所以我们在设计时应注意到1.2mm这个分界点，同样为了能使天线在这两个频率点有较好的反射损耗同时为了能够达到较好的性能要求，综合考虑我们先取Wf=0.8mm。第四章 天线的灵敏度分析和优化设计 不同设计参数对电磁特性的影响程度是不同的，对于相同的变化量有些参数对电磁特性的影响比较大，有些则较小，为了衡量各个设计参数的变化对电磁特性的影响，引入了灵敏度，它能很好的定量设计参数变化对电磁特性的影响程度。它定义为电磁特性/求解结果的变化与电路参数变化的比值

20、。 图8和图9是L和S的各个参数灵敏度表，从中可以清楚的知道各个参数变化时对反射损耗S11影响程度。 图8-1 2.4G时L1的灵敏度图8-2 5.8G时L1的灵敏度4.1 L的灵敏度分析4.1.1 L1的灵敏度分析 从上面两幅图可知在低频段时L1在2.7mm3.4mm时的灵敏度都比较大，随着L1的变大反射损耗也在增大，而在高频段在2.7mm3.1mm时的灵敏度也是比较大的这说明L1可以作为优化变量，但在3.1mm3.4mm时曲线很平坦说明灵敏度比较小，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取3.0mm3.2mm作为下面的优化设计时的优化范围。图8-3 2.4G时L2的灵敏度图8-4 5.8G

21、时L2的灵敏度4.1.2 L2的灵敏度分析 从上面两幅图可知在低频段时L2在10.8mm12mm时的灵敏度都比较高，随着L2的变大反射损耗却在减小，在高频段时当L2在10.8mm11.2mm时的灵敏度比较低几乎是平坦的，而在11.2mm12mm时的灵敏度很大，而且反射损耗出现了很大的变化，反射损耗变得非常小说明L2在这期间对反射损耗的影响是很大的，说明L2可以作为优化变量，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取10.9mm11.1mm作为下面的优化设计时的优化范围。图8-5 2.5G时L3的灵敏度图8-6 5.8G时L3的灵敏度4.1.3 L3的灵敏度分析 从上面两幅图可知在低频段时L3在4

22、.9mm5.1mm时的灵敏度都比较高，随着L3的变大反射损耗却在减小，在5.1mm5.4mm时的灵敏度不大，在这期间的反射损耗都比较小，在高频段时与低频段刚好相反当L3在4.9mm5.1mm时的灵敏度比较低几乎是平坦的，而在5.1mm5.4mm时的灵敏度却比较大，总的来说L3是可以作为优化变量的，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取5.1mm5.35mm作为下面的优化设计时的优化范围。图8-7 2.4G时L4的灵敏度图8-8 5.8G时L4的灵敏度4.1.4 L4的灵敏度分析 由上面的两幅图可知在低频段L4的灵敏度曲线像一个抛物线，L4在2.4mm3mm的范围内灵敏度都是很高的，只有在2.

23、6mm2.7mm范围内的灵敏度是相对较小的， L4在2.4mm2.6mm的范围内随着L4的增大反射损耗越来越来小，在2.7mm3.0mm反射损耗越来越大，在高频段当L4在2.4mm2.54mm的范围内时反射损耗出现了正的情况，这说明天线没有把能量辐射出去，完全吸收回去了，这是应该避免的，在建模和工艺制作时我们都应该避免L4出现在2.4mm2.54mm，L4在2.54mm2.7mm 时的反射损耗比较大它随L4的增大越来越小，在2.7mm2.9mm时的灵敏度相对较小而且反射损耗也很小，在2.9mm3mm时灵敏度开始变大，反射损耗随L4的增大也跟着变大，总体来说L4相对于反射损耗的灵敏度是较大可作为

24、优化变量，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取2.65mm2.75mm作为下面的优化设计时的优化范围。图9-1 2.5G时S1的灵敏度图9-2 5.8G时S1的灵敏度4.2 S的灵敏度分析4.2.1 S1的灵敏度分析 从图上我们可以清楚的知道在低频段时的灵敏度相对较大，反射损耗随着S1的增大也越来越大，只有在0.3mm0.4mm时的灵敏度较小而且反射损耗也比较小，在高频段时当S1在0.3mm0.5mm时的灵敏度较大，反射损耗随着S1的增大越来越小，当S1在0.3mm0.6mm时反射损耗较小而且随着S1的变化反射损耗几乎没变灵敏度小，当S1在0.6mm0.8mm时反射损耗开始随着S1的变大而

25、变大，整体上来说S1对反射损耗的灵敏度还是较大可作为优化变量，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取0.4mm0.55mm作为下面的优化设计时的优化范围。图9-3 2.5G时S2的灵敏度图9-4 5.8G时S2的灵敏度4.2.2 S2的灵敏度分析 由上图可知，在低频段的灵敏度都是一样的都比较大，反射损耗随着S2的增大而越来越大，当S2在0.6mm1. 25mm时反射损耗都在0dB以下，当S2大于1. 25mm时反射损耗大于零，与前面的情况一样，这说明天线没有把能量辐射出去，完全吸收回去了，这是应该避免的，在建模和工艺制作时我们都应该避免S2出现大于1. 25mm的情况，在高频段S2的灵敏度曲

26、线是个抛物线，S2在0.6mm0.9mm时反射损耗随S2的变大而变大却灵敏度不大，在0.9mm1.6mm时反射损耗随S2的变大而变小但灵敏度却较大，整体上来说S2对反射损耗的灵敏度还是较大可作为优化变量，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取0.,7 mm0.9mm作为下面的优化设计时的优化范围。图9-5 2.5G时S3的灵敏度图9-6 5.8G时S3的灵敏度4.2.3 S3的灵敏度分析 由以上两图可知，在低频段和高频段灵敏度曲线都是抛物线，在低频段当S3在1.0mm1.4mm时的灵敏度比较大，反射损耗随着S3的增大而越来越小，在1.4mm1.8mm时的灵敏度很小，在这个范围内天线的反射损耗

27、也相对较小，S3的尺寸大小对反射损耗影响不大，在高频段当S3在1.0mm1.2mm内变化时，反射损耗随着S3的变大越来越大但灵敏度不大，当S3在1.2mm1.8mm变化时反射损耗随着S3的变大越来越小而且在这一范围内的反射损耗很大，整体上来说S3对反射损耗的灵敏度还是较大可作为优化变量，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取1.2 mm1.4mm作为下面的优化设计时的优化范围。图9-7 2.4G时S4的灵敏度图9-8 5.8G时S4的灵敏度4.2.4 S4的灵敏度分析 从上面图形可知，在低频段S4在0.6mm1.0mm范围内变化时整体的灵敏度都不高，而且反射损耗也比较大，在高频段时的灵敏度曲

28、线是条抛物线，当S4在0.6mm0.8mm的灵敏度较大，在这个范围内反射损耗随着S4的变大而变小，在S4=0.78mm时达到最低点，在0.78mm1.0mm时反射损耗随着S4的变大而变大，灵敏度也较大，整体上来说S4对反射损耗的灵敏度还是较大可作为优化变量，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取0.7 0mm0.82mm作为下面的优化设计时的优化范围。图9-9 2.4G时Wf的灵敏度图9-10 5.8G时Wf的灵敏度 4.3 Wf的灵敏度分析由上面两幅图可以清楚的知道在低频段时，当Wf在0.7mm0.9mm变动时它的灵敏度是不大的，但是反射损耗较大基本上是在-3dB2dB之间，当Wf在0.7

29、mm1.6mm时灵敏度很大，反射损耗随Wf的变化很大，它随Wf的变大而越来越小，在高频段很明显，Wf在0.7mm0.9mm变动时它的灵敏度是不大的，反射损耗在-10dB-20dB之间，当Wf在1.1mm1.6mm时反射损耗出现了正的情况，与前面的情况一样，这说明天线没有把能量辐射出去，完全吸收回去了，这是应该避免的，在建模和工艺制作时我们都应该避免Wf大于1.1mm的情况出现，整体上来说Wf对反射损耗的灵敏度还是较大可作为优化变量，考虑反射损耗应尽可能的小，综合考虑我们取0.7 0mm0.90mm作为下面的优化设计时的优化范围。4.4 天线的优化结果及分析 以上的仿真操作是为了得出各个参数变化

30、时对S11参数的影响程度，即为灵敏度，设计参数的灵敏度分析对电路的调试和优化设计有着重要的意义4。灵敏度计算可以在优化设计中确定电路的关键参数，实践表明有些最优方法当变量增加时收敛速度变慢，有的甚至发散，这样会使优化毫无结果7。所以在优化设计之前进行灵敏度分析，找出那些对电路特性有较大的影响的关键性设计参数，并将他们设为优化变量，这样不仅能大大减少计算工作量，提高优化设计的效率，同时还能使原来不收敛的优化过程得到良好的结果9。 灵敏度的分析不仅能提高优化设计的效率，而且在电路大批量生产时，灵敏度分析在规定元件参数和降低生产成本起着极其重要的作用5。为了保证电路所有特性不超过规定的容差，对灵敏度

31、高的元件参数要选择小的容差，而对灵敏度低的元件可以放宽容差，同样在天线设计时也一样对灵敏度高的参数我们也应尽量的选择小的容差，而对灵敏度低的参数可以放宽容差。这样既可以保障天线的性能，又避免了因盲目减小参数容差而导致的加工困难和产品成本的增加9。优化设计是指在HFSS软件结合Optimetrics模块在一定的约束条件下根据特定的优化算法对设计的某些参数进行调整6，从所有的可能的设计变化中寻找出一个满足设计要求的值。 我们上面所做的灵敏度分析是为了能确定各个参数的优化范围从而提高优化设计的的优化效率，在上面对各个参数进行灵敏度分析时我们都已经确定了各个参数优化时的范围8。 在优化设计时我们以S1

32、1的值作为目标函数，优化算法为非线性顺序编程算法，以参数Wf、L1、L2、L3、L4、S1、S2、S3、S4等作为优化变量，在迭代次数设为35。经过HFSS的优化我们得出以下结果。图10-1 2.4G时的优化结果图图10-2 5.8G时的优化结果图由以上两幅图可知，在低频段时在各个参数的一定范围内，反射损耗的主要都集中在-7dB-6 dB之间，而在高频段各个参数尺寸大小对反射损耗的影响变化比较大，最小的为-26.5 dB，最大的为-6.5 dB，从这两副图中只能知道各个参数变化时反射损耗的变化情况，不能知道各个参数的具体尺寸与反射损耗的关系，通过表格10-3和表格10-4就能知道各个参数尺寸大

33、小与反射损耗大小的关系，由于表格比较大我们放在最后面，表格10-4是在低频段时的情况，反射损耗的最小值为-7.2429 dB，表格10-3是高频段的反射损耗最小值为-26.461 dB，从这两幅表格中我们发现在低频段的反射损耗最小值时的各个尺寸的大小与高频段的反射损耗最小值时的各个尺寸大小是不一样的，从开始我们就知道在低频段的反射损耗比高频段的反射损耗大得多，所以我们在优化设计时应尽量让低频段的反射损耗小，从表格10-4我们也知道高频段反射损耗的最大值为-6.4754 dB，其余的各个参数的尺寸所对应的反射损耗都相对较小，同时为了能使天线的各个性能好，综合考虑我们最后确定了以下的各个参数的优化

34、尺寸。L1=3.18mm、L2=11mm、L3=5.3mm、L4=2.7mm、S1=0.5mm、S2=0.8mm、S3=1.37mm、S4=0.8mm、Wf=0.9mm、Lf=10.2mm、Wg=9.8mm、Lg=20mm。用以上各个参数的尺寸重新建立的双频微带天线模型经过仿真得出S11参数的变化曲线图。图 10-5优化后的S11曲线图 图10-5与图2相比在低频段反射损耗有了明显的减小，没优化前在低频段的反射损耗S11的值为-2.816 dB，优化后低频段的反射损耗值为-6.2586 dB，反射损耗有了很大的改善，在高频段优化前的反射损耗值为-15.9662 dB，优化后反射损耗的值为-12

35、.807 dB，很明显在高频段优化前与优化后相比反射损耗增大了，但在高频段的反射损耗仍有-10 dB以下，同时我们也看到整体上各个优化的尺寸与优化前的尺寸相比有减小，特别是S2有了较大幅度的减小，这在工业制作中是很重要的，在大批量生产时可以节省成本提高利润。IterationL1L2L3L4S1S2S3S4WfCost13.185mm10.941mm5.273mm2.709mm0.501mm0.807mm1.367mm0.807mm0.907mm-17.15623.183mm11.044mm5.304mm2.707mm0.496mm0.792mm1.380mm0.793mm0.905mm-26

36、.46133.174mm10.912mm5.323mm2.698mm0.492mm0.807mm1.375mm0.799mm0.903mm-17.57243.182mm10.938mm5.334mm2.710mm0.507mm0.797mm1.376mm0.804mm0.892mm-15.41253.184mm11.007mm5.333mm2.700mm0.503mm0.791mm1.365mm0.795mm0.898mm-7.44963.189mm11.065mm5.323mm2.697mm0.494mm0.802mm1.379mm0.806mm0.906mm-24.41273.186mm1

37、1.006mm5.300mm2.707mm0.507mm0.802mm1.373mm0.800mm0.904mm-17.21983.182mm10.921mm5.235mm2.693mm0.505mm0.807mm1.361mm0.807mm0.907mm-12.39993.187mm11.038mm5.236mm2.705mm0.505mm0.809mm1.370mm0.793mm0.891mm-16.457103.177mm11.013mm5.287mm2.699mm0.499mm0.793mm1.371mm0.799mm0.908mm-6.475113.180mm11.019mm5.25

38、8mm2.691mm0.493mm0.810mm1.370mm0.804mm0.901mm-20.465123.187mm11.096mm5.243mm2.694mm0.505mm0.798mm1.371mm0.793mm0.893mm-16.362133.184mm11.040mm5.257mm2.713mm0.492mm0.804mm1.375mm0.799mm0.908mm-20.465表格10-3 5.8G时各个参数尺寸大小与S11关系IterationL1L2L3L4S1S2S3S4WfCost13.185mm10.941mm5.273mm2.719mm0.501mm0.807mm1

39、.367mm0.807mm0.908mm-6.99923.183mm11.044mm5.304mm2.699mm0.496mm0.792mm1.380mm0.793mm0.906mm-6.71433.174mm10.911mm5.323mm2.709mm0.492mm0.807mm1.375mm0.799mm0.903mm-6.69343.183mm10.938mm5.334mm2.721mm0.507mm0.797mm1.376mm0.804mm0.892mm-6.46253.184mm11.007mm5.333mm2.707mm0.503mm0.791mm1.365mm0.795mm0.8

40、98mm-6.43063.189mm11.065mm5.323mm2.720mm0.494mm0.802mm1.379mm0.806mm0.906mm-6.36573.186mm11.006mm5.300mm2.698mm0.507mm0.807mm1.373mm0.800mm0.904mm-6.78683.182mm10.922mm5.235mm2.719mm0.505mm0.809mm1.361mm0.807mm0.907mm-6.24693.187mm11.039mm5.236mm2.710mm0.505mm0.792mm1.370mm0.793mm0.891mm-7.243103.17

41、7mm11.013mm5.287mm2.716mm0.499mm0.793mm1.372mm0.799mm0.908mm-6.850113.180mm11.019mm5.258mm2.700mm0.493mm0.810mm1.370mm0.804mm0.901mm-6.517123.187mm11.0977mm5.244mm2.721mm0.505mm0.7981mm1.371mm0.793mm0.893mm-6.271133.174mm11.031mm5.242mm2.697mm0.502mm0.782mm1.372mm0.806mm0.886mm-6.780143.187mm10.946m

42、m5.262mm2.693mm0.493mm0.777mm1.394mm0.780mm0.908mm-7.059153.131mm10.981mm5.233mm2.707mm0.536mm0.806mm1.383mm0.737mm0.915mm-6.555163.158mm11.015mm5.189mm2.177mm0.511mm0.790mm1.372mm0.771mm0.917mm-6.650173.171mm11.181mm5.155mm2.693mm0.461mm0.852mm1.371mm0.773mm0.910mm-6.709183.195mm10.972mm5.270mm2.72

43、8mm0.427mm0.806mm1.383mm0.788mm0.866mm-6.442193.191mm10.842mm5.178mm2.705mm0.473mm0.763mm1.391mm0.789mm0.917mm-6.648203.187mm10.946mm5.262mm2.692mm0.493mm0.777mm1.374mm0.779mm0.908mm-6.958213.192mm10.912mm5.210mm2.699mm0.494mm0.780mm1.400mm0.779mm0.904mm-5.374223.187mm10.951mm5.277mm2.728mm0.494mm0.

44、776mm1.394mm0.782mm0.910mm-6.653233.188mm10.836mm5.305mm2.692mm0.490mm0.788mm1.398mm0.776mm0.903mm-5.210243.187mm10.946mm5.262mm2.732mm0.493mm0.777mm1.394mm0.819mm0.908mm-6.852253.199mm10.844mm5.108mm2.694mm0.537mm0.707mm1.372mm0.782mm0.887mm-6.488263.181mm10.976mm5.300mm2.732mm0.486mm0.774mm1.380mm

45、0.761mm0.910mm-6.512273.173mm11.029mm5.219mm2.713mm0.519mm0.752mm1.386mm0.798mm0.903mm-7.154283.150mm11.053mm5.232mm2.704mm0.528mm0.723mm1.383mm0.790mm0.863mm-6.955293.173mm11.029mm5.219mm2.721mm0.519mm0.752mm1.386mm0.758mm0.903mm-6.685303.128mm11.085mm5.337mm2.730mm0.528mm0.764mm1.386mm0.793mm0.920

46、mm-3.581313.128mm11.085mm5.337mm2.736mm0.528mm0.764mm1.386mm0.793mm0.840mm-6.676323.185mm10.950mm5.224mm2.720mm0.505mm0.786mm1.369mm0.812mm0.847mm-6.244333.199mm11.098mm5.327mm2.727mm0.500mm0.866mm1.373mm0.772mm0.900mm-5.934343.164mm11.186mm5.145mm2.728mm0.548mm0.815mm1.382mm0.790mm0.897mm-6.324353.

47、148mm11.092mm5.250mm2.744mm0.425mm0.766mm1.376mm0.795mm0.915mm-6.618表格10-4 2.4G 时各个参数尺寸大小与S11关系第五章 结束语通过参数灵敏度的分析可以很明显的知道哪些参数对天线的某个性能的影响程度，例如本次设计主要考虑是对S11的影响，这样会给我们优化设计带来很大的方面，同时通过对灵敏度的分析也可以指导我们在工业制作时哪些尺寸的容差可以大些哪些容差应该小些，这样既可以保障天线的性能，又避免了因盲目减小参数容差而导致的加工困难和产品成本的增加，这些都很重要。通过优化分析我们得出了比先前较好的反射损耗，特别是在低频段有了

48、很大的改善，可见优化分析对天线性能的改善的重要性是不言而喻的。致谢本设计是在余燕忠导师的细心指导和关怀下顺利完成的，余老师工作严谨细致、循循善诱的教导。在设计的过程中给我们提供了不少良好的建议，他对我们说：遇到小问题要学会自己想办法解决，学会分析问题和解决问题，这也是以后走上社会所必需的能力。这句话我很受用分析问题，解决问题都是我们应该学会的而且是必须学会的，对此我很感谢余老师，当然还有同学们的帮助，在遇到困难时我们会在一起讨论，正是他们的帮助使我少在这次设计中少走了很多的弯路，在此我向他们表示衷心的感谢。参考文献1 蔡型，张思全。短距离无线通信技术综述J.现代电子技术，2004(3):65-

49、67.2 傅民仓，冯立杰，李文波。短距离无线网络通信技术及其应用J，现代电子技术，2006(11):15-20.3 杨湘，王跃科，乔纯捷。蓝牙短距离无线通信技术J. 仪器学报, 2002,23(3):271-2724 李育红，周正.超宽带无线通信技术的新进展J.系统工程与电子技术，2005,127(11):20-245 董楠，程受浩，刘华.超宽带螺旋天线的仿真设计J.制导与引言，2005,26(2):48-516 宋铮，张建华，黄冶.天线与电波传播M.西安：西安电子科技大学出版社，2003.7 钟顺时.微带天线理论与应用M .西安：西安电子科技大学出版社, 1991(4):67-68.8 曹善

50、勇.磁场分析与应用实例M.北京：中国水利水电出版社，2009(12):70-72.9 李明祥.HFSS应用详解M.北京：人民邮电出版社，2010(3):127-130.英文摘要 Study on characteristics of miniaturization microstrip antennas with dual-frequencyThe College of Physics and Information Engineering; 07 class electronics information science and technology 070303030 wengui zou

51、faculty adviser yanzhong yu Associate professor 【Abstract】In order to reduce interference between communications, and to make the antenna meet the requirements of multiple communication system simultaneously, an antenna is requireded to work in different wavebands. The properties of the microstrip a

52、ntenna with two C-shape is investigated in this paper. The technology of meandering is used to increase the current path, and dual resonance mode are employed to minimize the dimensions of the antenna. Using HFSS to simulate this antenna, ts performances at 2.4 GHz and 5.8 GHz are investigated by altering the relevant parameters.【Key Words】microstrip antenna; dual-frequency; HFSS34