本文關鍵詞：雙層硅基MEMS微帶天線陣列研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：天線是無線通信系統(tǒng)不可或缺的組成部件之一，隨著無線電技術和制造技術不斷發(fā)展，對天線的性能和尺寸要求也日益提高。微帶天線因具有剖面薄、體積小、重量輕、易與載體共形等特點，被廣泛應用于各種小型無線通信系統(tǒng)中。然而傳統(tǒng)以聚四氟乙烯為基底的微帶天線具有帶寬窄，增益低，容易產(chǎn)生表面波，不易與電路集成等缺陷，難以滿足無線通信系統(tǒng)小型化和高性能的發(fā)展需要。 微機電系統(tǒng)（Micro Electro-Mechanical System, MEMS）具有微型化、集成化、可大批量生產(chǎn)，成本低廉的特點，能夠為無線通信系統(tǒng)微小型化和高性能化發(fā)展提供重要技術支撐。將MEMS技術應用于微帶天線領域，可以方便并且大量的制造出滿足系統(tǒng)性能需要的天線，這已經(jīng)成為微帶天線發(fā)展的一個新方向。隨著MEMS技術不斷發(fā)展以及在其他微波器件中的應用，通過MEMS技術將微帶天線和其他微波器件直接集成起來，是無線通信系統(tǒng)微小型化發(fā)展的趨勢。 本文所設計的微帶天線工作頻率在X波段，中心頻率為10GHz。采用高阻硅和低阻硅雙層復合結構作為天線基底，獲得合適的介電常數(shù)，以改善天線帶寬特性。在天線地面通過刻蝕工藝引入U型啞鈴缺陷地結構（defected ground structure，DGS）以改善天線傳輸特性，利用DGS的帶阻特性成功抑制天線單元產(chǎn)生的高次諧波，增強了天線的抗干擾性能。在上述基礎上，分別設計了1×2雙單元微帶天線陣列和2×2四單元微帶天線陣列。在2×2微帶天線陣列中，陣列設計采用面陣分布，側向微帶線饋電，同時對輻射前向饋線進行內插縮進處理，獲得天線陣列良好輻射特性。設計結果表明，四單元微帶天線陣列在面積為39.6mm*45.69mm，厚度為1mm時，阻抗帶寬（VSWR≤2）約17.3%，，增益超過10.9dB。采用雙層硅復合結構為天線復合基底，設計的2×2MEMS微帶天線陣列具有寬頻帶和高增益的特點，同時能夠滿足無線通信系統(tǒng)小型化的要求。
【關鍵詞】：微帶天線 MEMS 硅 DGS
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN820.15
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 本論文研究的目的和意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 本論文主要工作和結構安排13-17
• 第2章 微帶天線理論基礎17-23
• 2.1 微帶天線的基本結構與理論基礎17-18
• 2.1.1 微帶天線的基本結構17-18
• 2.1.2 微帶天線的輻射機理18
• 2.2 微帶天線的分析方法18-20
• 2.2.1 傳輸線模型理論19
• 2.2.2 空腔模型理論19
• 2.2.3 全波模型法19-20
• 2.3 微帶天線的特性參數(shù)20-22
• 2.3.1 微帶天線的電路參數(shù)20-21
• 2.3.2 微帶天線的輻射參數(shù)21
• 2.3.3 微帶天線的 S 參數(shù)21-22
• 2.4 本章小結22-23
• 第3章 雙層硅基微帶天線單元的研究與設計23-35
• 3.1 雙層硅基微帶天線單元的設計23-28
• 3.1.1 介質基底的設計23-25
• 3.1.2 微帶貼片尺寸的計算25-26
• 3.1.3 饋電設計與阻抗匹配26-27
• 3.1.4 介質基底長度 Lg 和寬度 Wg 的計算27-28
• 3.2 雙層硅基微帶天線單元的仿真分析28-33
• 3.2.1 帶寬仿真分析29-30
• 3.2.2 S 參數(shù)分析30-31
• 3.2.3 方向性分析31-32
• 3.2.4 輸入阻抗分析32-33
• 3.3 本章小結33-35
• 第4章 缺陷地結構的設計與應用35-47
• 4.1 缺陷地結構的設計35-41
• 4.1.1 U 型啞鈴 DGS 的設計35-36
• 4.1.2 U 型啞鈴 DGS 的特性分析36-38
• 4.1.3 U 型啞鈴 DGS 的參數(shù)提取38-41
• 4.2 U 型啞鈴 DGS 在天線中的應用41-45
• 4.2.1 U 型啞鈴 DGS 在天線單元中的設計42-43
• 4.2.2 加入 U 型啞鈴 DGS 后天線單元的結果分析43-45
• 4.3 本章小結45-47
• 第5章 雙單元與四單元微帶天線陣列的設計與分析47-63
• 5.1 微帶天線陣列設計理論47-50
• 5.1.1 微帶線陣48-49
• 5.1.2 微帶面陣49-50
• 5.2 微帶天線陣列饋電結構設計50-52
• 5.2.1 并聯(lián)饋電51
• 5.2.2 串聯(lián)饋電51-52
• 5.3 雙單元微帶天線陣列的設計與分析52-56
• 5.3.1 雙單元微帶天線陣列的饋電設計52-53
• 5.3.2 雙單元微帶天線陣列的結構設計53-54
• 5.3.3 雙單元微帶天線陣列的仿真分析54-56
• 5.4 四單元微帶天線陣列的設計與分析56-62
• 5.4.1 四單元微帶天線陣列的饋電設計57-58
• 5.4.2 四單元微帶天線陣列的結構設計58-59
• 5.4.3 四單元微帶天線陣列的仿真分析59-62
• 5.5 本章小結62-63
• 第6章 雙層硅基 MEMS 微帶天線陣列的制作與測試63-69
• 6.1 微帶天線陣列 MEMS 加工工藝63-65
• 6.1.1 鍵合技術63-64
• 6.1.2 薄膜淀積64
• 6.1.3 光刻64-65
• 6.1.4 刻蝕65
• 6.2 MEMS 微帶天線版圖設計65-66
• 6.3 MEMS 微帶天線加工工藝流程設計66-68
• 6.4 本章小結68-69
• 結論69-71
• 參考文獻71-76
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單76-77
• 致謝77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李建新;陣列部分單元相位加權波瓣綜合[J];電波科學學報;2001年04期

2 張福順;商遠波;張濤;黃迎春;焦永昌;;高增益低副瓣圓極化微帶天線陣的研制[J];電波科學學報;2008年03期

3 潘武,鐘先信,巫正中;微機械微帶貼片天線研究[J];光學精密工程;2001年03期

4 倪國旗;梁軍;余白平;張濤;;一種寬頻帶高增益16單元微帶天線陣設計[J];電訊技術;2013年06期

5 李苒;楊麗軍;;無線通信技術的發(fā)展趨勢分析[J];產(chǎn)業(yè)與科技論壇;2014年05期

6 趙軍倉;侯宏偉;張俊;羅廣軍;;C波段微帶陣列天線的設計分析[J];計算機測量與控制;2007年06期

7 趙繼德;魏德芳;;無線通信系統(tǒng)中的MEMS天線[J];激光雜志;2008年02期

8 顧偉,張需溥,鐘順時;以有機磁性材料為基片的小型化、寬頻帶矩形微帶天線[J];上海大學學報(自然科學版);2002年01期

9 保石;羅春榮;趙曉鵬;;S波段超材料完全吸收基板微帶天線[J];物理學報;2011年01期

10 陳宏然;車仁信;邵遠;;一種2.4GHz小型化微帶天線[J];無線通信技術;2009年04期

  本文關鍵詞：雙層硅基MEMS微帶天線陣列研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：369577