双频微带天线的设计与研究
- 研究目的以及意义
信息的流通与交互是整个20世纪后半叶带来科技大爆发的最重要的原因之一，它加固了社会的关系，使地球的生态与文明得到和谐的统一，数字化和智能化改变着这个世界未来的走向，可以说，通信技术的变革就是人类科技文明的重要标志。电流磁效应和电磁感应定律开启了电磁学发展的开端，香农阐述信息论奠定了现代信息技术理论的基础，从互联网的联通，最后到现在基于2G到5G的手机通信技术。可以说，所有信息技术的发展都是为了获得更快捷和更高密度的信息。
随着通信系统的发展, 各种软硬件对通信终端天线的需求日益增高。微带天线由于其优异的结构特性和低成本特性, 已成为通信天线家族中重要的一员。而对于频段上的要求，目前大多数系统都工作在双频、三频等多个频段，比如卫星通讯的上行和下行通道分别工作在L频段和S频段，手机等移动设备的900MHz和1800MHz的通信网络，还有应用广泛的Bluetooth、无线局域网（WLAN）等等。因此广泛适用于卫星、雷达、建筑植入式天线、手持移动设备等领域的双频微带天线就成了工业界和学术界兴趣的焦点。
微带天线质量轻、体积小，剖面低，可集成于各种需要可携性和轻便性的环境装置中，并且由于能更方便地获得圆极化，实现双频的工作功能，因此可有效提高系统的通信容量。在这个无线通信技术均向着高速、宽带、大容量的方向发展的大环境下，采取设计可以兼容现有多个频段资源的多频通信系统，无疑是提高系统通信容量的方法之一。单馈点模式一般有两种方式实现双频化:一种是使用一块贴片, 如通过加载或者开槽的方法改变贴片各种自然模的电磁场分布，进而使谐振频率受到干扰, 最终实现双频或者多频工作;另一种是使用双层贴片多层贴片实现时可以选用相同或者不同介电常数的介质基板, 通过不同贴片实现不同的谐振性能, 从而实现双频工作。本课题思想拟基于HFSS设计一款双频微带天线，以完成特定功能，实现系统通信容量提高的同时不影响其辐射特性。
- 文献综述（国内外同类研究概括）
一般来说微带天线就是在一个薄介质基片上，通过镶嵌在背面的金属薄层作接地板，正面用光刻腐蚀方法制成固定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。由此可见，它的结构并不复杂，因此制造工艺简单，能够大量制造用于实际操作中。它的物理结构可以等效为一个谐振腔，在它的工作谐振频率范围内有较高的数值。因此，微带天线的概念自提出，就一直是无线通信领域的热点，使得国内外对于微带天线的研究和应用日益成熟。
最初，微带辐射器的概念早在1953年就由美国学者G.A.Deschapms提出，但由于加工工艺的限制，只有一些零星的理论研究，而实际天线到了上世纪七十年代，跟随着半导体应用研究的潮流，Howellt和Muson才在1972年制作成功第一款实际的微带天线，微带天线在国内外学术界的形体才有了大致的轮廓。
常用的一类微带天线如上述所说，由接地金属层、薄介质基片、天线金属贴片三层结构组成，当贴片是一面积单元时，称它为微带天线；若贴片是一细长带条则称其为微带振子天线。
图1所示为一基本矩形微带天线元。长为l，宽为w的矩形微带天线元可看作一般低阻传输线连接两个辐射缝组成。l为半个微带波长即为lambda;g/2时，在低阻传输线两端形成两个缝隙，构成一二元缝阵，向外辐射。另一类微带天线是微带缝隙天线，它将上述接地板雕刻到窗口即缝隙中，并打印一条微带线对介质基片的另一面的缝隙馈电。
