第一章绪论

1.1选题背景与意义

自20世纪70年代以来，由于科技进步的支撑与社会发展的需求，已经有越来越多的微带天线应用在科技、军事、生活等方方面面，例如卫星通信、手机通信、微波雷达传感器以及电子对抗等。

近些年来，移动通信系统的不断发展，对微带天线的要求也越来越高，促使着微带天线向着小型化的趋势发展，同时，在实际应用中，对天线结构、极化及工作频段等的要求也愈发严格。应用的广泛也就从侧面反映出微带天线相较其他天线有优势：结构简单、重量轻、便于实现圆极化、双极化、多频段工作和易于集成等。当然，微带天线还存在着一些缺点，例如，常规设计的频带相对较窄，辐射效率低，功率容量小等，其中最主要的缺点还是带宽的狭窄，但是，应用的需求使得微带天线必须要有较宽的工作频带。目前，已经有不少技术能够克服或减小带宽较小的缺陷，有的技术可以使相对带宽达15%~30%甚至70%或更大[1]。

拓展微带天线工作频带宽度的的方法有很多，其中引起广泛关注的要属L型探针馈电的方式。在一些专业报刊或者书籍中，经常能够看到L型探针馈电微带天线的影子，并且已经广泛应用于通信系统之中。本文就是依据微带贴片天线的基本结构与理论，然后增加L型探针、贴片切角，最终设计出能满足相应频段并实现圆极化的L型探针馈电微带贴片天线。

1.2国内外研究现状

微带天线理论最早是由美国的德尚（G.A.Deschamps）教授提出的，但在随后的20年里并没有得到学界的的重视，发展停滞不前。直到1972年，因微波技术的发展和对低剖面天线的迫切需求，豪威尔(J.Q.Howell)和芒森(R.E.Munson)等研究者经过反复摸索实验，终于制成了第一批的微带天线，并作为共形全向天线在导弹上的获得了应用[2]。后来，越来越多的人关注起了微带天线。1981年IEEE天线与传播会刊在1月上刊载了微带天线专辑，使微带天线正式成为天线领域中的一个专门分支。在上个世纪80年代到90年代，微带天线方面的专著也开始在国内出版。国内也有各种公司生产多种天线产品，如卫星通信、车载设备和移动通信基站与手机等。30多年来，微带天线的不断发展，已经在各个领域得到了广泛应用，如卫星、通信、雷达、医用设备等，但科技无止境，国内外研究者们一直在不断寻找各种方法来优化天线的性能，最主要的也就是如何能够更好地增加微带天线的带宽而又不影响其他指标。与其他增加带宽技术相比，L型探针馈电介质层通常会会选择空气或泡沫，这样的话重量轻，成本少，更加方便设计与使用。目前，在微带天线的设计中已经广泛使用L型探针馈电来拓宽带宽。

1.3论文的主要安排

本文是在微带贴片天线的理论基础之上，利用HFSS软件，建模、仿真、优化，设计出满足GPS（L1、L2、L5）频段并实现其圆极化的L型探针馈电微带贴片天线。具体的内容安排如下：

第一章是绪论，简单介绍介绍了本课题研究背景与意义、国内外研究现状以及对全文结构的概述；

第二章主要介绍了微带天线的基本理论，如:微带天线的现状及发展方向、工作原理、理论分析方法等，并简要介绍了影响天线性能的几个主要参数和微带天线的圆极化；

第三章是对L型探针馈电微带天线的结构及原理进行概述；第四章，首先对天线设计软件HFSS进行简要概括，然后介绍利用软件完成天线建模的一般流程；

第五章是利用HFSS对微带天线进行建模和仿真，通过得到的S参数图、轴比图、驻波比图及方向图等，并且通过优化各个变量进行比较，找到天线尺寸最优值，完成天线设计；