多频段小型化低温共烧陶瓷天线的分析

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1、-华中科技大学硕士学位论文摘要针对多频段小型化曲折线型LTCC天线，分别设计了有过孔曲折线型LTCC天线和无过孔曲折线型LTCC天线。有过孔曲折线型LTCC天线有两层辐射单元，层间用过孔（via）连接。下层曲折线（bottommeander）谐振频率设计为900MHz，上层曲折线（topmenader）谐振频率设计为1800MHz，通过调整上下两层之间的距离（即过孔的高度）、重叠的面积得到第三个谐振频段—DAB（DigitalAudioBroadcasting，数字音频广播），用HFSS软件仿真显示，天线全向性明显，GSM/DAB

2、/DCS三个频段的带宽分别为120，180，150MHz。无过孔曲折线型LTCC天线共有两层辐射单元，层间不采用过孔进行互联，而是直接利用电磁耦合的方法。顶层辐射单元（toplayer）被设计成四分之波长谐振和二分之波长谐振，分别工作在GSM和DCS频段，下层辐射单元（lowerlayer）被设计成四分之波长谐振，工作在UMTS频段。HFSS仿真显示，天线全向性明显，GSM/DCS/UMTS三个频段的带宽分别是40，120，110MHz；增益分别是-0.77，1.45，1.14dB。针对宽带LTCC天线，设计了DCS频段螺旋型LT

3、CC天线，仿真结果显示10dB回波损耗带宽为240MHz，将螺旋线和矩形环等宽带天线结构融合到设计中，仿真结果显示天线的10dB回波损耗带宽为610MHz（1.73~2.34GHz），足够宽的带宽可以覆盖DCS/PCS/UMTS/WiBro频段，证明螺旋线和矩形环结合能有效增强LTCC天线带宽。为了验证无过孔曲折线型LTCC天线设计的合理性，文章采用相对介电常数ε=7.8±0.2，介电损耗tanδ=0.014（Dupont951C2）的生瓷片，叠片层压21层，其r中第9层上是工作在UMTS频段的银电极，第21层上是工作在GSM和D

4、CS频段的银电极，在850℃共烧后制作出LTCC天线。采用相对介电常数为ε=4.4，介电损耗rtanδ=0.02（FR4）的测试板，经网络分析仪测试后结果为：三个谐振频段中心谐振频率分别为840MHz，1.49GHz，2.23GHz，反射系数（dB(S11)）分别为-11.5，-16.9，-10.6dB。关键词：LTCC，天线，曲折线型，螺旋型，三频段---I---华中科技大学硕士学位论文AbstractFirstly,theradiationtheoryofantennasandtheelectricalparameterssu

5、chastheimpedance,directivity,bandwidth,andpolarizationhavebeenintroduced.Themostimportantpartofthispaperisthedesignofmulti-bandLTCCantennausingmeanderlinestructure.ThefirstmeanderlineLTCCantennahastworadiationelements,thebottommeanderpatchwasdesignedforGSMband,thetopm

6、eanderpatchwhichwastunedtoDCSbandwasconnectedtothebottommeanderpatchusingavia.ThecouplingbetweenthetwomeanderpatchesisusedtoobtaintheDABband.ThesimulatedresultsbyHFSSindicatedthattheradiationpatternswereomni-directional,andwiththe2.5:1VSWRbandwidthdefinition,thebandwi

7、dthswere120,180and150MHzforGSM/DAB/DCSrespectively.ThesecondmeanderlineLTCCantennawasdesignedwithtworadiationelements,thesurface-currentlengthofthetoplayerwasabout0.25λ@900MHzand0.5λ@1800MHz,andthesurface-currentofthelowerlayerwasabout0.25λ@2.1GHz.Thetwolayerswereconn

8、ectednotwithviabutusingthecouplingeffectbetweenthem.Thesimulatedresultsshowedthattheradiationpatternswereomni-directional,th