摘 要

本文借助全波三维电磁仿真软件软件HFSS首先针基于微带贴片结构的柔性矩形微带天线进行了建模仿真，对以X轴和Y轴为对称轴将天线向内向外弯曲30度和60度两种情况进行了比较，所得结果对于小型化柔性射频天线的设计研究具有重要的指导意义。

论文主要研究了基于微带贴片结构的柔性矩形微带天线的设计和制作，我们在此次研究过程中，采用很薄的Rogers5880材料作为天线的柔性基底。

研究结果表明：在以X轴为对称轴的情况下，向外弯曲能够获得良好的自反射系数值，向内弯曲天线参数基本不变在以Y轴为对称轴的情况下，不管是向内向外弯曲天线的参数基本保持不变。

本文的特色：引入厚度极薄的Rogers5880板材作为微带天线的基底。这既能够在保证天线性能要求的同时缩减天线尺寸，也可以使其具备柔性材料可弯折的特点。结合矩形贴片技术以及同轴线馈电方式,，能够有效降低天线的传输损耗，便捷地完成幅度加权,让天线具备稳定的工作性能，同时降低了天线设计的复杂程度。

关键词：小型化柔性天线；Rogers5880基板；微带天线

Abstract

In this paper, HFSS is used to simulate the flexible rectangular microstrip antenna based on the microstrip patch structure. The antenna is bent inward and outward by 30 degrees and 60 degrees in the direction of X axis and ý axis. The results are of great significance for the design of miniaturized flexible RF antenna.
In this paper, we mainly study the design and fabrication of flexible rectangular microstrip antenna based on microstrip patch structure. In this research, we use very thin Rogers5880 material as the flexible substrate of the antenna.
The results show that when the X axis is the axis of symmetry, the self-reflection coefficient can be obtained by bending outward, and the parameters of the inward bending antenna are basically unchanged. In the case where the Y axis is the axis of symmetry, The parameters of the outer curved antenna remain essentially unchanged.
Features of this article:. Introducing the extremely thin Rogers5880 sheet as a substrate for microstrip antennas This can both reduce the size of the antenna while ensuring the performance requirements of the antenna, but also make it flexible with flexible materials. Combining with rectangular patch technology and coaxial feed Way, can effectively reduce the transmission loss of the antenna, easy to complete the amplitude weighted, so that the antenna has a stable performance, while reducing the complexity of the antenna design.

Key Words：Compact flexible antenna；Rogers5880 substrate；Micro-strip antenn

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 工业、科学和医学通信频段 2

1.3 柔性天线的国外研究现状 2

1.4 柔性天线的国内研究现状 3

1.5 论文的主要内容和结构安排 4

第2章 小型化柔性天线的研究 6

2.1 引言 6

2.2 电小天线 6

2.2.1 电小天线理论 6

2.2.2电小天线的设计 8

2.3 微带天线 8

2.3.1 微带天线的基本结构 8

2.3.2 微带天线理论 9

2.4 矩形微带天线馈电方式 10

第3章 基于微带贴片结构的柔性矩形微带天线的HFSS仿真及优化 11

3.1 HFSS简单介绍 11

3.2 HFSS仿真及优化结果 11

第4章 基于微带贴片结构的柔性矩形微带天线的制作及测试 15

第5章 总结与心得体会 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 研究背景

所谓柔性电子，即是把电子器件加工在能够弯折或者拉伸的厚度很薄的柔性材料上，从而形成柔性电子电路的技术。柔性电子具备可折叠、厚度薄、重量轻、体积小、易共形和制作工艺简略等好处, 其区别主要表现在以下几个方面：1.常规电子柔韧性差，柔性电子柔韧性好；2.常规电子基片是硬的，柔性电子基片是软的；3.常规电子制作工艺复杂，柔性电子制作工艺简单；4.常规电子加工温度高，柔性电子加工温度低；5.常规电子制作成本高，柔性电子制作成本低。正因为有这么多的优点，柔性电子在通信领域、医疗领域、穿戴电子设备等领域有着极其广泛的应用前景。柔性基底材料像聚酯、聚乙烯、塑料和纸张等的价钱相对来说较便宜,因而最近几年来许多科学研究人员对柔性电子技术展开了大规模的研究。因为生物组织经常是不规则的,所以采用柔性基板的天线相对采用刚性基板的天线来说可以极好地与生物组织的表面相契合,因而在柔性天线的可植入应用中,开展可植入式柔性天线的钻研对柔性电子技术的发展有着很重要的意义,柔性射频天线的植入式研究业已成为海内外柔性电子技术研究的热门课题之一。而且柔性天线是用来实现无线设备接收和发射的关键部件之一，它的性能的优劣将会直接影响无线通信设备、生物医学检测和治疗仪器以及传感器网络等的性能，所以开展对柔性天线的科学研究具有极其重要的意义，同时也具有较好的市场前景。本课题目标就是设计一款小型化柔性射频天线。

柔性电子技术产品，如印制板间实现柔性连接、高性能的太阳能电池板、可读电子标签以及柔性的有机发光二极管（OLED），这些都是其在低频段的成功应用。如今，在体积特别小的电子产物中，采取柔性电路去联系有差别的电子单元或模块的制造技术业已具备相当高的熟练度，柔性电子技术使印制板之间在弯曲状态下实现了可靠连接，满足体积更小、厚度更薄和重量更轻的苛刻要求的电子产物业已成为刺激柔性电子技术成长的主要原因。能够在低频段成功的应用柔性电子技术，这极大地激发了科学研究人员对开展柔性电子技术研究的兴致，因而也对很多与柔性电子相关的电子产品进行研究，例如可用于穿戴的柔性电子产品、生物医学监测设备以及大尺寸的可根据所覆盖物体弯曲的柔性显示面板等。柔性电子技术在高频段的应用也开始增加，那些工作于射频频段或更高频率的无线通信设备相较于低频无线通信设备来说，使用起来更便利、体积更小、重量也更轻。伴随着生物医学电子的快速发展，在生物医学检测领域、医学治疗等领域的柔性电子技术应用研究也得到了飞速发展。柔性电子产品易于弯曲的特点，使得柔性电子产品更容易与各种生物的皮肤、器官和组织的弯曲表面进行匹配，比如在人体表面的应用：柔性传感皮肤，在人体内部的应用：用来进行心脏治疗的制造在管子上的柔性电路。然后我们可以对天线辐射贴片的构造做优化设计，就可以在合适的弯折、拉伸或扭转的情况下让柔性天线的特性仅发生比较小的波动，从而使仪器设备可以为患者提供更加精确和更加安全的监视和治疗^[1]。

1.2 工业、科学和医学通信频段

工业、科学和医学通信频段，英文名叫做Industrial Scientific Medical Band,简称ISM。主要是提供给产业、科学与医学三个重要领域使用的频率段。此频段是无许可授权（Free License）频段，其运用者不需要任何许可证，即没有叫做使用授权的限制要求。在ISM频段，每个人被允许随意地传输数据，但有一点，就是对所有的功率进行限制，从而发射设备仪器与接收设备仪器之间只能是很短的距离，因为这样不同的使用者之间才没有相互干扰。