24GHz微带贴片天线设计.docx

苏州大学毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）学院(部)电子信息学院题目24GHz微带贴片天线设计年级14级专业微电子科学与工程班级14微电子学号1428402011姓名闫朝超指导老师窦玉江职称讲师论文提交日期2018年5月29目录摘要3Abstract1第1章绪论21.1论文的研究背景及意义21.2论文的主要研究工作3第2章微带天线的基本原理42.1微带天线的概念42.2阵列天线的概念42.3天线的基本参数42.3.1方向图52.3.2辐射强度52.3.3效率52.3.4增益62.3.5输入阻抗62.3.6极化方式62.4微带天线的基本理论82.4.1微带天线的辐射机理82.4.2微带天线的馈电方式92.4.3微带天线的分析方法102.5阵列天线的基本理论122.5.1阵列天线的馈电方式122.5.2阻抗匹配器13第3章单元贴片天线设计143.1确定材料及尺寸143.1.1介质基片的确定143.1.2天线尺寸的确定153.2HFSS建模及仿真153.2.1建模及初步仿真163.2.2参数扫描173.2.3优化仿真19第4章阵列贴片天线设计214.1阵元间距的确定214.2馈电网络设计214.3HFSS建模及仿真23第5章结果与讨论26参考文献28致谢29摘要根据矩形贴片天线相关知识，设计出一款1×4的24GHz阵列贴片天线，此天线可以应用于交通测速以及汽车智能驾驶等方面。首先是使用微带线馈电的方法建立单元贴片天线模型，进行优化仿真后得到最佳的单元贴片天线模型，然后在单元贴片天线的基础上，设计出合适的馈电馈电网络。再通过仿真优化得到最佳的参数，从而设计出24GHz的阵列贴片天线。并对天线设计进一步展望。通过HFSS软件仿真设计，得到了一款1×4的阵列天线，回波损耗S11<-20dB,馈电点的输入阻抗值为50Ω，驻波比约为1.2，最大增益方向的增益为13.6dB，和之前所定的设计指标比较符合。关键词：微带贴片天线；阵列天线；阻抗匹配;方向图AbstractAccordingtotheknowledgeoftherectangularpatchantenna,a1×424GHzarraypatchantennawasdesigned.Thisantennacanbeusedintrafficspeedmeasurementandintelligentdrivingofautomobiles.Thefirstistousethemethodofmicrostriplinefeedingtoestablishtheunitpatchantennamodel,optimizethesimulationtoobtainthebestunitpatchantennamodel,andthendesignasuitablefeedpowerfeednetworkbasedontheunitpatchantenna..Thentheoptimalparametersareobtainedthroughsimulationoptimizationtodesigna24GHzarraypatchantenna.ThroughtheHFSSsoftwaresimulationdesign,a1×4arrayantennawasobtainedwithareturnlossS11<-20dB,afeedpointinputimpedanceof50Ω,astandingwaveratioofapproximately1.2,andamaximumgaingainof13.6dB.Tomeettherequirementsofdesignindicators.Keywords:microstrippatchantenna;arrayantenna;Impedancematching;Directionpattern绪论论文的研究背景及意义毫米波（millimeterwave）是波长为1～10毫米的电磁波，它的波长处于微波与远红外波相交叠的波长范围，所以同时具有两种波谱的特点。微带天线的低成本性使得在选择毫米波天线的时候，会优先选择它。我们最常使用的微带天线是在一层薄的介质基板(例如FR4或者Rogers材料)上，两面分别作为地和天线面，然后使用侧馈或者背馈的方式对贴片天线进行馈电，这样就是一个贴片天线。当这个贴片是一个面积单元时，它就可以被称为微带天线[1]。与普通微波天线相比，微带天线存在着如下几种好处：1.剖面比较低、体积相对小、重量比较轻2.微带天线的结构是平面的，比较容易和其他的器件做共形处理。3.适用于使用印刷电路技术来进行大批量生产微带天线缺点有：1.频带窄2.比较容易产生表面波来从而降低辐射效率3.功率比较小小，一般只是适用于中、小功率的情况