摘 要

进入21世纪，无线通信发展更为快速，无线通信系统也逐渐地向微型化集成化的方向发展，作为无线通信系统里面传输线中导行波与自由空间中电磁波之间转换装置的天线也要顺应这个趋势，往微型集成方向发展，否则就会成为无线通信系统的阿喀琉斯之踵。所以，研究微型集成天线对无线通信的发展具有非常重大的意义。

本文对微带天线的一些重要参数进行了简要的介绍，对微带八木天线的一些优缺点进行了阐述，分析了微带八木天线的工作原理，并且对一种微带八木天线进行了仿真，使其满足一定的中心频率和增益的要求。

本文借助高频结构仿真软件ANSYS HFSS对微带八木天线进行了三维模型仿真，通过HFSS软件，将大致的微带八木天线的3D模型建立好，设置好其他条件之后，进行驻波比等一些参数的仿真，最终得到了一款性能较为优良的微带八木天线。

论文主要研究了中心频率为2.4GHz的微带八木天线的设计流程。

关键词：无线通信；微带八木天线；微型集成；中心频率

Abstract

In the 21st century, wireless communication is developing with a faster pace. The system for wireless communication is also moving towards miniaturization integration. As a shifting device in switching guided wave in the waveguide and electromagnetic wave in free space, antennas should also follow this trend. Otherwise it will become the Achilles' heel of the wireless communication system. Consequently, the study of microstrip antenna for the development of wireless communication is of great significance.

This article introduces some important parameters of microstrip antenna briefly，as well as both advantages and disadvantages of microstrip Yagi Antenna. The theory of microstrip antenna is also presented. A kind of microstrip Yagi Antenna was simulated to achieve some goals of working frequency and gain. The process of simulation was recorded as well.

Ansys HFSS was used to build the 3D model to simulate microstrip Yagi antenna. With the help of HFSS, we got a good result of microstrip Yagi antenna after building 3D model , having other parameters set, improving some parameters.

This essay mainly studied the making process of a 2.4GHz microstrip Yagi antenna.

Key Words：Wireless Communication；Microstrip Yagi Antenna；Miniaturization Integration；Working Frequency

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.2 国内外研究的现状及发展趋势 2

1.3 本文主要研究内容 4

第2章 天线相关理论 6

2.1 天线基本介绍 6

2.2 天线主要性能参数 6

2.2.1 天线的中心频率 6

2.2.2 天线的方向图 6

2.2.3 天线的效率、增益和方向性系数 7

2.2.4 天线的极化特性 8

2.2.5 天线的主瓣宽度和副瓣电平 8

2.2.6 天线的频带宽度 9

2.3 八木天线基本理论 9

2.3.1 八木天线的结构 9

2.3.2 八木天线的工作原理 10

2.4 微带天线基本理论 10

第3章 微带八木天线设计 12

3.1微带八木天线基本结构 12

3.1.1 微带八木天线的主体结构 12

3.1.2 微带八木天线的馈电方式 13

3.2 微带八木天线的设计 13

3.3 微带八木天线参数计算 13

3.3.1 微带八木天线的馈电振子 13

3.3.2 微带八木天线的引向器 14

3.3.3 微带八木天线各单元间距 14

3.3.4 小结 14

第4章 微带八木天线仿真 16

4.1 设计目标 16

4.1.1 微带八木天线的工作频段 16

4.1.2 微带八木天线的回波损耗 16

4.1.3 微带八木天线的增益 16

4.2设计整体图形 16

4.2.1 微带八木天线的介质基板 16

4.2.2 微带八木天线的馈电振子 17

4.2.3 微带八木天线的引向器 17

4.2.4 模型创建过程 17

4.3 天线参数扫描与确定 20

4.3.1 馈电振子的长度扫描 20

4.3.2 引向器间距的扫描 21

4.3.3 接地板和馈电振子间距的扫描 23

4.3.4 天线参数确定 23

4.3.5 天线性能的查看 24

第5章 结论 27

5.1 理论分析 27

5.2 实物实测结果分析 27

参考文献 31

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

天线作为无线通信系统中重要的器件，负责着传输线中的导行波和自由空间中的电磁波之间的相互转换，也即电磁波的发射和接收。为了适应科学技术的逐渐发展，各式各样的天线如雨后春笋般出现，为无线通信的发展提供了支持。

天线种类各式各样，为了便于讨论学习，可根据不同标准进行分类：（1）按照工作性质分类，天线可以划分为发射天线、接收天线和收发共用天线；（2）按照用途分类，天线可以划分为通信天线、电视天线、雷达天线等等；（3）按照方向性分类，天线可以划分为强方向性天线、弱方向性天线、全向天线、定向天线等等；（4）按照极化特性分类，天线主要有线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线三种划分。

八木天线是一种经典的端射性也就是定向性天线，1926年，日本东北大学（Tohoku University）的八木秀次（Hidetsugu Yagi）和宇田新太郎（Shintaro Uda）两位学者发明了这种天线。八木天线具有一些独特的优点，在性能方面上，八木天线的方向性好，具有很高的增益，能够作用到很远的距离；在制作工艺上，八木天线的结构简单，易于加工，便于架设^[1]。