摘 要

近年以来，天线技术飞速发展，无线电系统中的重要角色天线也提出了微型集成化、多频段工作、工作带宽较大等要求。平面印刷对称振子天线正是因为其体积小，重量轻，成本低，易于和其他天线电路集成等特点，尤其是其易于实现宽频工作的特性，其在无线通信系统中收到越来越多的青睐。

本文设计并研究了中心频率为2.4GHz的微带平衡巴伦馈电印刷偶极子天线，要求天线相对带宽不小于15%，反射系数小于-20dB。本文简要分类介绍了各类巴伦发展现状和各种模型的优缺点，并且解释巴伦在天线中的平衡电流作用，以及在宽带巴伦所能起到的阻抗匹配的作用。

天线的部分从麦克斯方程入手，介绍电磁场的初步知识，利用从平衡双线演变成天线的演变过程解释天线最基本的辐射单元，并且介绍了天线的各种性能参数，各项参数对天线基本性能的影响。

仿真的部分介绍了此次天线设计所利用的软件Ansoft HFSS,计算出天线的的相对带宽为19.2%，输入阻抗为（50-j4）Ω获得较好的阻抗匹配，并且显示天线的回波损耗，Smith圆图等相关参数。

关键词：巴伦；对称振子；辐射单元；天线尺寸设计

Abstract

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In recent years, wireless communication technology has been rapid development, applied for a wireless radio communication system also made small, multi-frequency, broadband and other requirements. Plane printed dipole antenna with a small size, light weight, low cost, easy integration of microwave circuits and other advantages, plus it is easy to realize broadband characteristics, so it has been widely used in a wireless communication system.
       In this paper, design and research center for the 2.4G frequency microstrip balun balanced feed printed dipole antenna, antenna relative bandwidth requirements of not less than 15%, the reflection coefficient is less than -20dB. This article briefly describes the advantages and disadvantages of various types of classification Barron development status and a variety of models, and explain the role of balancing current balun in the antenna, and can play the role of broadband balun impedance matching.
        Max part of the antenna from the equation, this paper introduces the preliminary knowledge of the electromagnetic field, the use of a balanced two-wire antenna evolved from evolution to explain the basic antenna radiating elements, and describes the various performance parameters of the antenna, the basic parameters of the antenna performance.
       This section describes the simulation of antenna designs used by software Ansoft HFSS, and shows the relative bandwidth of the antenna is 19.2%, the input impedance (50-j3) Ω get better impedance matching, and displays the return loss of the antenna , Smith chart and other relevant parameters.

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Key words:balun;sysmetric oscillator; radiation unit; antenna size design

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2微带天线的发展历史及国内外研究现状 1

1.3本文的研究内容 2

第2章 巴伦的设计原理 4

2.1巴伦的概述 4

2.2巴伦的作用 4

2.2.1平衡-非平衡作用 4

2.2.2阻抗匹配的作用 5

2.3巴伦的种类 6

2.3.1 扼流套巴伦 6

2.3.2 U形管巴伦 7

2.3.3分流式巴伦 7

2.3.4同轴渐进式巴伦 8

第3章 天线理论与设计 10

3.1辐射单元 10

3.1.1电磁场的理论基础 10

3.1.2天线辐射的基本原理 10

3.1.3天线的基本参数 11

3.2偶极子天线 12

3.2.1天线系统 13

3.2.2馈电系统 15

第4章 仿真设计与分析 19

4.1仿真设计 20

4.1.1软件介绍 20

4.1.2设计流程 20

4.1.3结构设计 21

4.1.4仿真结果 22

4.2仿真结果的分析与优化 24

4.2.1天线臂的长度对中心频率的影响 25

4.2.2平衡三角形的大小对宽度的影响 25

第5章 总结 28

参考文献 29

致谢 30

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

在科学技术不断进步的今天，信息化水平不断提高，现代最基本的通信系统如下图1.1所示。首先根据传输介质的不同，主要分为无线和有线两大类通信系统，无线通信具有综合成本低，组网灵活，可扩展性好，维护费用低等优点。正是因为这些优点，无线通信系统慢慢占据了如今通信的主导地位，尤其是在航空航天、微电子、各种数据处理和设备的远程操控等领域也均有无线通信技术的身影。而且这些领域的本身相关技术与无线通信技术相结合，从而使无线通信系统的可移动性得到改善，并且推动了无线通信技术的飞速发展。

图1.1 通信系统基本框图