一种应用于wlan频段的具有滤波特性天线的研究与设计

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1、本科毕业论文（设计）题目:种应用于WLAN频段的具有滤波特性的天线的研究与设计学院：班级：姓名:扌旨导教师：赵超职称：讲师完成日期：2014年6月11日一种应用于WLAN频段的具有滤波特性天线的研究与设计扌商要：无线通信领域在当代科学技术的影响下发生翻天覆地的变化。人们用功能多、体积小的设备取代了过去那种结构大，功能少的无线电子设备。本文按照带通滤波器综合过程设计的滤波天线被提岀。在设计中，采用等效代替法，用RLC并联电路代换了滤波器的最后一级谐振器和负载。此滤波天线工作于2.4GHzo使用电磁仿真软件CSTDesignSt

2、udio对其进行仿真或测试，通过反射特性曲线和增益曲线可以看出滤波器天线兼具有滤波器以及天线两者的功能。无线通信领域对硬件高性能，高集成，低成本的发展要求，有很高的研究价值。关键i司：WLAN；带通滤波器；滤波天线；滤波特性；高集成目录1绪论11.1研究背景12天线的原理12.1天线的基本结构12.2天线的参数错误!未定义书签。2.2.1天线的频带宽度错误!未定义书签。2.2.2天线的输入阻抗32.2.3天线的增益33滤波天线的设计与分析33.1设计原理介绍43.1.1滤波器原理53・2单极子天线谐振特性分析64滤波天线的仿

3、真75结束语10参考文献111绪论1」研究背景在许多无线电通信系统中，射频滤波器通常连在天线之前，由于设备小型化和高集成化的发展趋势，促使着人们将天线和带通滤波器集成到一个模块上，使其在小型化和集成化的同时具备滤波特性和辐射特性，这就是所谓的滤波天线。但是，目前搞滤波天线研究的人们很少。严格意义上说不仅少，而且研究的都不是特别深。在现有的设计中，人们一般都是单独设计滤波器和天线，然后通过相互匹配的端口相连。这种办法，需要做的工作多，用的材料多，花的钱数大,实用效果不好，不便随身带，用时程序麻烦。同时，这种方法容易引起失配，进

4、而导致其性能变差，为了避免这类问题，额外的匹配网络就必须添加到滤波器和天线之间。而这显然会增加结构的整体尺寸。也有一些方法将辐射特性或滤波特性整合到一个天线或者是滤波器上。有的是在原有天线中插入导体，使其增加滤波特性。这是简单的不能再简单的办法。而另外一些则是采用的在谐波天线中创建耦合谐振腔，从而使天线具有滤波特性。这种办法跟之前相比，有了些许的进步，但还是不能说好。这些方法虽然同时实现了滤波特性和辐射特性，但是这些设计没有形成一个系统的方法，也没有太多的考虑天线和滤波器的参数。许多文献中讨论了很多将滤波器和夭线整合到一个微

5、波器件上的方法。但是这些额外的匹配结构需要占据更大的面积，且没有表现出很好的滤波性能。1.2主要研究内容本文提出的滤波天线是在带通滤波器的基础上改进的。改进的方案是用一个可以等效为并联RLC的天线代替了带通滤波器的最后一级谐振器和负荷。它们具有相同的性能。这样就可以在减小整体尺寸的同时，不仅使天线具有原来的辐射性能，而且使天线具有广义的切比雪夫特性。从而使天线的通带变得平坦，选择性变好，带外抑制性能增强。2天线的原理2」天线的基本结构天线的结构示意图如图1所示。矩形地板100mm加载卄口坏的单极子图1天线结构示意图如图1所示

6、，天线是由线性单极子和加载在单极子上的开口环两部分组成。我们可以通过两种渠道来改变开口谐振环的谐振长度，其一是加载位置，其二是开口谐振环，这样可以提高带宽资源利用率。环的周长计算公式为I.=斤入/2（］）在n=l的情况下，开口谐振环处在基模模式的工作状态。当n二2时，代入公式可得周长L=A，此时阻抗匹配效果更好。2.2天线的参数人们对高科技产品寄予极大的期待，天线的设计显得特别的重要。在实际应用中，要根据不同工作频带的要求来选择与之相兀配的系统，例如，具有发射功能的天线对频带要求并不苛刻；还有一些天线为了工作效率的大幅提升，

7、必然要减小不确定因素的影响，对带宽有一定的苛刻要求，要灵活采用不同带宽的天线；就对称振子天线来说，虽然受其方向性系数和方向图的影响并不大，但其输入阻抗却在很大程度上制约着到频率变化，换言之，在这些因素中，匹配程度对其频率的影响最为明显。所以，当系统对方向图形状要求不高时，可以忽略其他因素的影响，一般只需考虑阻抗带宽的问题即可。综上所述，我们可以得出如下结论：各种类型的系统、具备不同用途的天线,受带宽的影响可以忽略不计。同时，不同系统对带宽的要求标准也是不同的，所以这就需要我们根据实际需要来选择所需要的带宽，常见的带宽比如方向

8、图带宽，极化带宽等等。2.2.1天线带宽天线带宽又分为：绝对带宽(纣=/2-/Q、相对带宽、比值带宽；绝对带宽的特点是：保密不严格，容易泄露，通用性不强，故在使用中不是特别受欢迎。实际应用中，我们使用较多的是相对或比值带宽，相对带宽大都表示的是较为低带宽的天线，较适合较低等、中等以下的天线