紧凑型滤波天线的研究开题报告

 2022-11-26 13:03:52

1. 研究目的与意义

过去几十年里,无线通信领域经历了爆炸性发展,诸如无线局域网、手机、蓝牙等无线通信设备被发明出来,这些设备在天线和滤波器的尺寸通常比别的元件要大,作为无线通信系统射频前端的重要器件,这些器件的尺寸大小和性能的优劣直接影响到整个系统的尺寸和性能。

因此,将滤波器和天线集成到一个模块上,设计一种结构紧凑,能同时实现滤波器的带外抑制与天线发射特性的器件是非常重要的。

移动通信设备例如手机、手表和其他穿戴式电子产品非常需要集成性的产品。

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2. 课题关键问题和重难点

1、传统设计中,滤波器和天线是基于参考阻抗(50Ω和75Ω)分别独立设计,二者直接连接并引起阻抗不匹配,时滤波器边带附近的性能恶化,为避免这种情况,通过引入阻抗变换结构是解决问题的方法,阻抗匹配的实现方法是本次课题的难点,这个难点关乎能否解决滤波器与天线的集成问题。

2、本次设计考虑用开环谐振器和Γ天线耦合形成滤波天线、要同时保证我们器件的滤波特性(可通过S参数的曲线看出滤波特性),以及天线的辐射特性(可通过远场图判断其辐射特性的优劣)。

所以谐振器和Γ天线之间的距离,谐振器开口大小都要控制的精确。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

1、课题国内外状况:目前的已知文献中,关于滤波天线最早的文章是1929年波兰的马可尼公司的工程师Plebanski的论文中,距现在92年,当时这位工程师就提出了将滤波电路和天线耦合在一起设计,为得到矩形谐振曲线和很好的效率。

虽然当初使用的频段较低,但是设计的思路与今天差别却不是很大。

经历了70多年的发展,对于滤波天线的研究开始多了起来。

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4. 研究方案

本次设计先设计一个三阶滤波器(由三个开环谐振器组成),通过除去一个端口,达到使滤波器开路的目的,为了使滤波器更好的辐射,用Γ天线取代最后一阶方形开环谐振器。

这样,就形成了滤波器与天线功能的结合,该方案相对容易加工实现,且体积小(基板厚度只有0.6mm,长50mm,宽30mm),集成度高,经仿真,其远场辐射图所反映的辐射性能优异,滤波性能达到要求,该滤波天线滤波部分:通带为2.26-2.66GHz,中心频率为2.45GHz,。

5. 工作计划

1、12.28-1.3熟悉软件的操作与使用(HFSS、AutoCAD),通过视频学习基本操作,通过书本补充HFSS功能更复杂的使用2、1.4-1.17 翻译外文文献,理解文献中的内容,通过从学习微波技术,理解天线的原理,从理论上理解此次设计的东西的电磁特性,便于自己设计。

3、1.18-3.14 完成设计仿真工作,将数据整理好并绘制成图,找出最好的参数,说明设计方案为什么采取这些参数(如开环谐振器开口大小,谐振器之间的距离对于谐振器耦合系数的影响等,馈线位置对于外部品质因数的影响,微带线长度对于品质因数的影响等)以用于毕业论文之中。

4、3.15-3.21 将设计好的滤波天线用AutoCAD建模,并将材料标注好送至厂家加工制作。

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