目錄中文摘要 1Abstract 2第一章緒論 41.1 研究的背景及意義 41.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 41.3論文的研究內(nèi)容及安排計劃 5第二章雙頻單極子天線的基本理論 62.1天線概述 62.2天線的電參數(shù) 62.3半波偶極子天線 82.4單極子天線 8第三章雙頻單極子天線設(shè)計與仿真 93.1雙頻單極子天線的結(jié)構(gòu) 93.2天線尺寸與HFSS概述 103.3HFSS仿真設(shè)計 11第四章實物制作與討論 184.1討論 184.2實物制作與測試 19第五章總結(jié) 215.1研究創(chuàng)新、不足與展望 215.2全文總結(jié) 21參考文獻(xiàn) 23致謝 24中文摘要手機(jī)、wifi、射頻識別、藍(lán)牙等產(chǎn)品與技術(shù)都需要使用天線來作為發(fā)射和接收信號，無線通信的發(fā)展越來越快，天線的設(shè)計在無限通信領(lǐng)域當(dāng)中占據(jù)著及其重要的地位，作為發(fā)射電磁波和接收電磁波的一種設(shè)備，天線自身結(jié)構(gòu)性能也十分關(guān)鍵。在社會生活生產(chǎn)中具有廣泛應(yīng)用的單極子天線近年來發(fā)展迅猛，特別在雷達(dá)、移動、衛(wèi)星和微波遙測遙感等方面。我們所生存的空間中的能量分為以下幾類：太陽能，振動能，風(fēng)能以及射頻能量等等。針對能量收集各種能量的選擇，射頻能量有巨大優(yōu)勢。在我們的生存環(huán)境當(dāng)中無處不在，持續(xù)供能和幾乎不受任何限制的優(yōu)點正是此種能量可以用來收集的一大優(yōu)勢。無線局域網(wǎng)，wifi信號源，手機(jī)與基站之間的電磁波等等都是射頻信號來源。這些是我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中幾乎一天一直會存在的能量來源，如果可以利用起這部分能量也是具有相當(dāng)重要的意義。當(dāng)前，天線的發(fā)展十分迅速，很多天線的雙頻化方法得到實現(xiàn)。多貼片，槽加載，集總元件加載等這些方式可以實現(xiàn)天線的雙頻工作，隨著全世界對于無線局域網(wǎng)使用需求的提高，微帶雙頻單極子天線的設(shè)計也要滿足能覆蓋不同頻段和不同標(biāo)準(zhǔn)的需求。本次設(shè)計的雙頻單極子天線的需要滿足能夠覆蓋低頻部分2.4Ghz-2.4825Ghz和高頻部分5.15Ghz-5.825Ghz以上兩個頻帶的要求。關(guān)鍵詞：wifi，能量采集，雙頻，單極子天線Abstractphone,wifi,RFID,Bluetoothandotherproductsandtechnologieswillneedtouseanantennatotransmitandreceiveasignal,withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnologyinrecentyearsasawirelesscommunicationantennasystemaveryimportantpartinpeople'sworkandlifebecomesmoreandmoreimportant.Theantennadeviceitselfasatransmittingandreceivingsignals,thekindandpropertiesoftheantennaitself,willalsoinfluencethequalityofthewirelesscommunicationsystemitself.Monopoleantennahaswideapplicationintheproductionofsociallifeisdevelopingrapidlyinrecentyears,particularlyinradar,mobile,satelliteandmicrowavetelemetryremotesensingandsoon.Categorizedasenergyspacewelivein:solarenergy,vibrationalenergy,windenergyandradiofrequencyenergyandsoon.Unrestrictedenvironmentinwhichradiofrequencyenergyandtime,cancontinuetoprovideuninterruptedpowerinrecentyears,filledwithalotofRFsignalsinourlivingenvironment,awirelesslocalareanetwork(wifi),IndustrialCommunication(ISM)andmobilestation(gsm)andthelikearemorepresenceofsomeRFsignalsource,some24hourscontinuouslyoutwardlyelectromagneticradiationcanbeconsideredasagoodsource.Atpresent,thedevelopmentofveryrapidantenna,dual-bandantennatogetalotofmethodstoachieve.Typicallytheantennamaybeachievedbydualways:(1)multiplepatches;(2)loadingslots;(3)lumpedelementssuchasload,andthepersonalareanetworkWLANfacingincreasingneeds,bisfrequencymonopoledesignedtoaccommodateawirelesscommunicationsystemandallocatingdifferentfrequencybandsdependingonthespecificdesignrequirementsofthestandard.Sincethisdesignisorientedwifi,theoperatingfrequencyof2.4Ghz~2.4825GhzWiFiand5.15Ghz~5.825Ghz,sothisdual-bandmonopoleantennascanbedesignedtomeettheneedformorethantwobandsofcoveragerequirements.Keywords:wifi,energyharvesting,dual-bandmonopoleantenna緒論研究的背景及意義近年來，無線通信技術(shù)快速發(fā)展，在無線通信系統(tǒng)中極為重要的天線部分的研究也變得十分重要，在人們的生活工作當(dāng)中有著極為重要的地位。天線本身就是發(fā)射和接收無線信號的的設(shè)備。在我們生存的環(huán)境中充斥著大量的無限電磁波，倘若可以利用起這部分能量意義也是十分重大，成為人類的一個新的能量來源，這些能量的持續(xù)性很強(qiáng)，一天當(dāng)中在我們的生存空間一直存在著，例如，我們平常的WiFi機(jī)頂盒即便是在閑置的時候也會向外發(fā)出無限電磁波，而且是24小時從來不間斷，手機(jī)與基站之間的無線電磁波也如此。倘若能將這部分能量收集利用起來，它的潛在價值將會十分巨大。面向wifi的天線通常比較好的選擇是單極子天線，之所以選擇這類天線，是因為單極子天線便攜性高、使用比較簡單、這類天線的構(gòu)造也比較簡單，輻射還比較強(qiáng)，常常被使用作為無線局域網(wǎng)的天線部分。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀印刷單極子天線有很多種結(jié)構(gòu)，其中有矩形環(huán)、T型、L型等一些常用的結(jié)構(gòu)，在雙頻段天線的設(shè)計當(dāng)中，印刷單極子天線也成為很多設(shè)計者的選擇。對實際應(yīng)用和研究設(shè)計雙頻單極子天線具有非常重要的應(yīng)用意義。在無線通信領(lǐng)域中，微帶天線是較高頻率的天線。通過微帶天線的概念于1953年被提出，歷經(jīng)十幾年，研究微帶天線的意義也十分巨大。微帶天線的構(gòu)成是建立在薄介質(zhì)上。其中一個平面薄金屬層和這樣的天線的方向被連接作為接地面，而相反的是使用光刻技術(shù)的金屬材料的貼片蝕刻，隨后是同軸探針或微帶線的特定形狀，并形成金屬貼片天線饋電結(jié)構(gòu)。容易實現(xiàn)雙頻微帶天線，其主要方法是：多目的插槽貼片輻射元件和負(fù)載的總負(fù)載電流。射頻能量收集可追溯到赫茲電火花試驗，緊接著磁控管天線就出現(xiàn)和發(fā)展，射頻能量收集技術(shù)大概在上個世紀(jì)50年代開始發(fā)展。能量收集可以分為兩個過程：一是通過在自由空間磁控管和RF能量傳播的直流電轉(zhuǎn)換;通過整流二極管被轉(zhuǎn)換為直流電。國內(nèi)的無線能量轉(zhuǎn)移的研究起步比較晚，在2007年前后，我國中科院研究所設(shè)計了一種5.8GHz左右，采用的是圓極化的接收整流天線，通過截獲該矩形的角部出現(xiàn)，來產(chǎn)生兩個相等的振幅，垂直于所述方向的直線偏振波。而在國外這幾年的研究重點正在往小型低功耗設(shè)備供電方向轉(zhuǎn)變。2007年荷蘭學(xué)者在滿屋子WiFi信號的房間成功為壁掛式電子鐘供電使其工作。論文的研究內(nèi)容及安排計劃本次論文設(shè)計的是面向wifi能量采集系統(tǒng)的雙頻段天線設(shè)計。本畢業(yè)設(shè)計主要研究設(shè)計一款面向wifi能量采集的工作在雙頻段的天線。首先通過文獻(xiàn)調(diào)研學(xué)習(xí)已有學(xué)者對雙頻單極子天線的研究REF_Ref12216\r\h[3]-REF_Ref13415\r\h[5]，利用HFSS軟件REF_Ref13594\r\h[2]進(jìn)行天線的仿真設(shè)計，滿足天線的設(shè)計要求，即天線的工作頻段覆蓋2.4GHz~2.4825GHz和5.15GHz~5.825GHz，實現(xiàn)雙頻工作的天線的工作頻率應(yīng)為wifi的工作頻率為2.4Ghz和5.0Ghz,，并運(yùn)用這些知識分析研究能量采集雙頻天線的工作機(jī)理，然后確定天線設(shè)計方案并給出天線初始結(jié)構(gòu)尺寸的估算值，再借助HFSS仿真工具，完成天線的仿真和優(yōu)化設(shè)計在天線仿真設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，整理歸納資料，對整個研究工作進(jìn)行總結(jié)。本畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容安排詳細(xì)如下：第一章，有關(guān)射頻能量收集技術(shù)的研究背景意義和國內(nèi)外當(dāng)前的關(guān)于能量收集的研究現(xiàn)狀介紹。第二章，介紹了天線輻射與接收的相關(guān)基本理論，重點對于涉及到半波偶極子天線和單極子天的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了概括。梳理找出本次設(shè)計當(dāng)中采取的辦法。第三章，利用HFSS軟件進(jìn)行天線的建模與仿真，并生成相應(yīng)的模型圖、s11仿真圖等，并通過優(yōu)化設(shè)計將得到了S11仿真進(jìn)行更進(jìn)一步的完善。仿真結(jié)束后，考慮天線的各項性能參數(shù)，將仿真結(jié)果與設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行對比，并進(jìn)一步完成仿真設(shè)計的優(yōu)化；第四章，根據(jù)優(yōu)化后的仿真設(shè)計模型，使用快速線路板刻制機(jī)完成實物的制作，并對實物進(jìn)行各項性能的檢測，與仿真設(shè)計結(jié)果進(jìn)行對比、分析和總結(jié)；第五章，本章對于此次的畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行了一次總結(jié)，提出了設(shè)計過程中的不足之處，并提出展望，有待于進(jìn)一步的解決問題。雙頻單極子天線的基本理論2.1天線概述天線可以看作是一個良好的電磁開放系統(tǒng)，對于天線的研究，實質(zhì)上就是研究天線在空間當(dāng)中所產(chǎn)生的電磁場分布。天線通常是可逆的，相同的一副天線既可以用作發(fā)射也可以用作接收。2.2天線的電參數(shù)1.輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度指的是天線每單位立體角內(nèi)輻射出的功率，輻射強(qiáng)度與距離無關(guān)，坡印廷幅值與距離平方成反比關(guān)系。單位為W/Sr（瓦/立方弧度）。其表達(dá)式如下：（2-2-1）2.方向性函數(shù)方向性函數(shù)表示為輻射場量在空間中相對分布的量，也就是所謂的歸一化，數(shù)學(xué)上可以表示為(2-2-2)天線的方向圖是由天線的方向性函數(shù)，在不同坐標(biāo)系中繪出的表示天線的方向特性的圖形。輻射最強(qiáng)的部分在天線方向圖中被稱為方向圖的主瓣，此外輻射較弱的部分稱為天線的副瓣3.天線增益天線增益指的是在輸入功率相等的情況下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點所產(chǎn)生的信號功率密度之比，其表達(dá)式如下所示：(2-2-3)天線的增益還有一種表達(dá)，定義為某點產(chǎn)生相等電場強(qiáng)度的全向點源天線輸入功率Pin0與一般天線的總的輸入功率Pin的比值，表達(dá)式如下：(2-2-4)從理論分析得知，增益與方向性系數(shù)的關(guān)系如下式所示(η為天線效率，D為方向性系數(shù))：(2-2-5)(2-2-6)4.天線輸入阻抗輸入阻抗對于頻率的變化比較敏感，如果天線饋線兩者能夠良好匹配，這時候的天線的輸入阻抗與傳輸線特性阻抗相等，天線也能獲得最大的功率。此時通過傳輸線到天線饋送能量輻射到整個空間。否則，供給到天線的能量將被完全反射回。工程測量天線匹配狀態(tài)指示燈是好還是壞天線的回波損耗和電壓駐波比，回波損耗，更好的匹配狀態(tài)。5.頻帶寬度天線在實際工作當(dāng)中，天線不是在某一個確定的頻率點工作，天線的工作實際上是一個范圍，一個天線的其他性能參數(shù)保持在正常規(guī)定范圍內(nèi)的頻率范圍，這就是天線的頻帶寬度。2.3半波偶極子天線半波偶極子天線具有結(jié)構(gòu)簡單的特性，半波偶極子天線之所以常用，是因為它的阻抗特性和方向性，對于如下圖2.1所示的從中心饋電的半波偶極子來說，這類天線的兩端是開路的，所以沒有電流，在工程的實際應(yīng)用上，將它的電流分布近似成為正弦分布。另外，半波偶極子天線的輸入阻抗是純電阻的，實現(xiàn)和饋電線的匹配比較簡單，這也是它經(jīng)常會被用來設(shè)計天線的原因之一。圖2.1文獻(xiàn)[2]半波偶極子天線結(jié)構(gòu)2.4單極子天線有關(guān)單極子天線的研究涉及到在2.3節(jié)當(dāng)中的半波偶極子天線，單極子天線的發(fā)展是基于偶極子天線的發(fā)展演變過來的，根據(jù)鏡像原理，在偶極子天線上側(cè)那一部分的下面加一塊金屬板，就可以得到了單極子天線。至于其他方面的電性能，兩者基本相似。如下圖2.2所示。圖2.2文獻(xiàn)[2]單極子天線以及等效雙頻單極子天線的設(shè)計與仿真3.1雙頻單極子天線的結(jié)構(gòu)微帶雙頻單極子天線的構(gòu)成主要分為5個部分，分別是微帶饋線、介質(zhì)層、高頻貼片、低頻貼片以及GND，單極子天線的結(jié)構(gòu)模型如下圖3.1所示。圖3.1文獻(xiàn)【2】單極子天線的結(jié)構(gòu)模型本次設(shè)計中介質(zhì)材料是介電常數(shù)為3.38的RogersRO4003，介質(zhì)層厚度為1.52mm，其下面為參考地，上面是微帶饋線和單極子天線。左邊的L型結(jié)構(gòu)為高頻部分（5.15Ghz-5.825Ghz），右邊的L行部份為低頻部分（2.4Ghz-2.4825Ghz）。3.2天線尺寸與HFSS概述設(shè)計的雙頻單極子天線要工作與IEEE802.11a頻段和IEEE802.11b頻段，IEEE802.11b頻段對應(yīng)的在介電常數(shù)為3.38的介質(zhì)中的波長大小為30毫米，IEEE802.11a頻段對應(yīng)的在介電常數(shù)為3.38的介質(zhì)中傳播的波長大小則是66.4毫米。低頻部分采用介電常數(shù)為3.38的介質(zhì)，那么1/4波長的單極子天線長度為16.6mm。高頻部分如采用介質(zhì)中波長，那么1/4波長的單極子天線長度為7.5mm。為了方便后面的參數(shù)優(yōu)化，也就是對于各項結(jié)構(gòu)參數(shù)來分析天線的性能影響，HFSS設(shè)計建模表示的使用單極子天線的設(shè)計模型如下圖3.2。圖3.2文獻(xiàn)【2】單極子天線的參數(shù)化模型對于上圖的參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型當(dāng)中各項參數(shù)表如下表3.3所示表3.3參數(shù)示意變量名稱字母值(單位：mm)介質(zhì)厚度H1.52微帶饋線的寬S3.5微帶饋線的長L14單極子天線金屬片寬W2高頻部分水平長度L14.25高頻部分垂直長度L27低頻部分水平長度R110.25低頻部分垂直長度R2233.3HFSS仿真設(shè)計1.新建工程并添加定義設(shè)計變量從HFSS主菜單欄中選擇designproperties命令，打開對話框，然后單擊Add，打開AddProperty對話框，然后在文本框中輸入變量名稱H，初始值1.52mm，然后單擊OK。采用相同的方法按照表3.3將表內(nèi)的變量全部添加進(jìn)去，最終完成設(shè)計對話框圖下圖3.4所示圖3.4最后，單擊確定完成所有變量的添加工作。2.添加新的介質(zhì)材料在設(shè)計材料倉庫中引入介質(zhì)材料。具體操作如下：打開View/EditMaterial對話框。向設(shè)計庫中添加一個介電常數(shù)為3.38的介質(zhì)材料，關(guān)于新添加的介質(zhì)材料按如下圖所示進(jìn)行設(shè)置，并命名為My_R4003.如圖3.5所示是新添加的介質(zhì)材料圖3.5新添加的介質(zhì)材料3.設(shè)計建模此部分設(shè)計分以下幾個部分：1.創(chuàng)建介質(zhì)板2.介質(zhì)板上面的天線貼片模型3.創(chuàng)建介質(zhì)層下表面參考地模型.最后，調(diào)整到全屏顯示狀態(tài)下的視圖展示微帶雙頻單極子天線物體模型，如圖3.6所示圖3.6微帶單極子天線模型設(shè)置邊界條件對于Substrate層的上下兩側(cè)表面的貼片為金屬，所以需要進(jìn)行以下兩個步驟：（1）要為其分配理想導(dǎo)體邊界條件，（2）天線分析還要設(shè)置輻射邊界。對于（1）步驟：將歷史操作樹中sheets下的rectangle1和GND設(shè)置成理想導(dǎo)體邊界條件。對于（2）步驟：設(shè)置輻射邊界條件是必要的在HFSS分析天線問題的時候，需要新建一個長方體模塊，并把其表面設(shè)置為輻射邊界條件。邊界條件設(shè)置好之后的模型圖如下圖3.7圖3.7添加邊界條件后的模型圖設(shè)置激勵方式由于設(shè)計的雙頻單極子天線的輸入端口在天線內(nèi)部，我們需要先在該天線的饋電線端口創(chuàng)建一個饋電面，這一個饋電面的激勵方式設(shè)置為集總端口激勵，如下圖3.8所示為添加激勵方式后的模型圖。圖3.8添加激勵后的雙頻單極子天線模型求解設(shè)置雙頻單極子天線工作于IEEE802.11a和IEEE802.11b兩個頻段，天線的求解頻率為5.8Ghz。并添加1-8Ghz的掃頻設(shè)置，掃描類型選擇FAST類型，分析天線在1-8Ghz的回波損耗結(jié)果.求解頻率和網(wǎng)格剖分設(shè)置如下圖3.9.步驟：右擊工程樹下的Analysis節(jié)點，然后選擇【AddSolutionSetup】命令，打開這一個對話框如圖3.9，按照對話框里面的進(jìn)行設(shè)置，求解頻率設(shè)置為5.8Ghz，其它保留默認(rèn)。然后單擊確定，完成求解設(shè)置，在這一步驟完成后，會有一個名為Setup1自動添加到工程樹下的Analysis節(jié)點下面。圖3.9求解設(shè)置（2）掃頻設(shè)置如下圖3.10。其中掃頻步進(jìn)為0.01Ghz，范圍設(shè)置為1-8Ghz。圖3.10掃頻設(shè)置天線仿真性能分析S11仿真分析結(jié)果圖如下圖3.11，在S11掃頻結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，在低頻段2.4Ghz附近，S11小于-10dB，而在低頻部分反射系數(shù)最小的頻率點為2.2Ghz左右，這是不符合我們的回波損耗要求，而且低頻波段的諧振點也不符合要求，在高頻段5.2Ghz附近S11小于-15dB，在高頻波段，諧振頻率為5.25Ghz，所對應(yīng)的S11為-27dB，高頻段符合設(shè)計要求，低頻段需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，明顯是低頻段單極子天線的長度需要優(yōu)化。圖3.11S11仿真結(jié)果圖天線的優(yōu)化設(shè)計通過分析低頻段單極子天線的長度R2變化是如何影響低頻段諧振頻率的仿真結(jié)果，對于微帶雙頻單極子天線，該類天線的諧振頻率應(yīng)該和天線的長度大小關(guān)系是成反比關(guān)系，找出一個合適的R2值是得天線的低頻諧振頻率落在IEEE802.11a頻段中，因此就需要對R2變量進(jìn)行調(diào)整。我們可以借助HFSS軟件中的參數(shù)掃描，通過不斷調(diào)整該R2的數(shù)值，得出幾組不同的S11掃描結(jié)果，以下是測得數(shù)據(jù)結(jié)果圖如圖3.11圖3.11S11掃描結(jié)果雖不同R2取值變化通過對上圖進(jìn)行分析，看出低頻段諧振頻率會受到R2變量影響變化，兩者間是反比關(guān)系。在低頻段當(dāng)中，隨著R2的逐漸減小，低頻段S11最小所對應(yīng)的頻率點逐漸增大，而對于高頻段的影響并不是很大。最終選擇當(dāng)R2等于19mm時的波形最好，當(dāng)R2為19mm時，低頻段S11最小值所對應(yīng)的頻率點為2.4Ghz，此時的S11為-30dB，而在高頻部分S11為-23dB，滿足設(shè)計要求。實物制作與討論4.1討論制作實物之前和畢設(shè)小組內(nèi)的其他幾位同學(xué)討論后，考慮到方便大家一起進(jìn)行實物制作和省時，大家決定統(tǒng)一采用介電常數(shù)為4.4的FR4介質(zhì)材料。所以我對于上述自己已經(jīng)用4003的介質(zhì)材料重新做了修改設(shè)計和仿真，修改為FR4的介質(zhì)材料，基板厚度也由原來的1.52mm修改為1.6mm。下圖4.1是采用介質(zhì)材料為FR4的S11掃頻分析結(jié)果。圖4.2是采用FR4的雙頻單極子天線的設(shè)計模型。圖4.1介質(zhì)材料為FR4的S11掃頻分析觀察上圖4.1新的回波損耗仿真結(jié)果，在低頻段S11最低的頻率點為2.42Ghz左右，在2.42Ghz左右的S11為-21dB。在高頻段S11最低的頻率點為5.2Ghz，在5.2Ghz左右的S11為-20dB，可以看出，無論是在低頻段還是高頻段，兩個頻段的S11仿真結(jié)果都小于-10dB，滿足本次設(shè)計的要求。圖4.2采用介質(zhì)材料為FR4的設(shè)計模型4.2實物制作與測試制作實物時，需要將HFSS設(shè)計當(dāng)中的天線各個部分（頂層貼片、介質(zhì)基板、GND）分別單獨導(dǎo)出dxf文件，在AUTOcad當(dāng)中進(jìn)行填充處理并生成相應(yīng)的cad文件，將用cad處理過的文件導(dǎo)入Altiumdesigner當(dāng)中進(jìn)行PCB板的搭建，最后生成相應(yīng)的PCB文件。接下來就是快速線路板刻制機(jī)加工實物，本次設(shè)計的是40mm*40mm的FR4介質(zhì)板進(jìn)行雙面加工處理，在使用快速線路板刻制機(jī)雕刻之前，先人工切割一塊60mm*60mm的FR4介質(zhì)板，基板厚度為1.6mm，選取相應(yīng)的鉆頭加工，將之前切割的板子放置在快速線路板刻制機(jī)上并固定好，加工結(jié)束之后選擇合適的接口焊接在已經(jīng)雕刻出模型的天線板子上，最后就可以接入到矢量網(wǎng)絡(luò)分析中測試。實物模型圖如下圖4.1，用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試結(jié)果如圖4.2。圖4.1實物模型圖4.2矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試結(jié)果通過上圖所示的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所示的測試結(jié)果圖，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)皖l波段的頻率為2.4Ghz時S11為-18.194dB，而S11最小時所對應(yīng)的諧振點略大于2.4Ghz，在誤差范圍內(nèi)，在高頻波段當(dāng)中，波形比較雜亂，頻率為5.3Ghz時的S11為-11.655dB，整個高頻波段S11的最小值為-20dB。第五章結(jié)論5.1研究創(chuàng)新、不足與展望本次研究設(shè)計的雙頻單極子天線在HFSS軟件中雖然得到了符合要求的仿真設(shè)計，低頻諧振頻率以及高頻諧振頻率都在規(guī)定的范圍內(nèi)，回波損耗的仿真結(jié)果也符合設(shè)計要求，但在實物制作上還是存在一定的誤差，在實物加工完成后，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試的結(jié)果，只有低頻段符合設(shè)計要求，波形也比較理想，而高頻段的波形比較雜亂不能滿足此次設(shè)計的要求，有待進(jìn)一步改善。在今后的天線設(shè)計中，設(shè)計的要求會更加高，天線的成本也會逐漸降低，軟件的更新也會使得設(shè)計不斷的優(yōu)化，仿真的結(jié)果更加準(zhǔn)確，效率也會逐步提升。5.2全文總結(jié)本文介紹了射頻能量收集技術(shù)研究意義與目前國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，并設(shè)計了一款工作在IEEE802.11a和IEEE802.11b兩個頻段的雙頻單極子天線用以面向wifi信號能量采集。針對在天線設(shè)計的過程的理論知識進(jìn)行了介紹，天線的概述，天線的電參數(shù)與各項性能指標(biāo)以及偶極子天線和單極子天線的結(jié)構(gòu)和原理等等。對天線設(shè)計當(dāng)中的HFSS軟件相關(guān)操作說明進(jìn)行了介紹，并用HFSS設(shè)計建模了一款面向wifi的射頻能量收集的雙頻單極子天線，該天線的諧振頻率分為高頻部分和低頻部分，高頻部分的諧振頻率為5.15Ghz到5.825Ghz，低頻部分的諧振頻率為2.4Ghz到2.4825Ghz，最后換成FR4介質(zhì)板的S11仿真結(jié)果為低頻部分的回波損耗為21dB,而高頻部分的回波損耗為20dB，滿足回波損耗低于10dB的要求，在HFSS天線設(shè)計的過程中完成了對于雙頻單極子天線的建模，運(yùn)行仿真以及優(yōu)化設(shè)計，最終達(dá)到了規(guī)定的回波損耗仿真結(jié)果，符合了設(shè)計的要求。在實物制作部分，由于考慮和組內(nèi)同學(xué)共同制作實物，制定了統(tǒng)一的介質(zhì)材料，并重新修改了設(shè)計。在實物制作的過程當(dāng)中也學(xué)習(xí)了如何將HFSS設(shè)計當(dāng)中的天線加工成實物的步驟，實物制作完成后，學(xué)習(xí)了如何利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試自己所設(shè)計天線實物的回波損耗波形，雖然只有低頻部分的波形比較理想，符合設(shè)計的要求，而高頻部分的波形比較雜亂。實物用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得的低頻部分的回波損耗為18.194dB，而高頻部分的回波損耗為11.655dB，然而高頻部分波形比較雜亂，反射系數(shù)最低的頻率點為5.3Ghz，親身經(jīng)歷了一次天線實物加工的過程，了解了快速線路板刻制機(jī)的操作步驟。參考文獻(xiàn)[1]劉學(xué)觀,郭輝萍.微波技術(shù)與天線(第三版)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2012[2]李明洋.HFSS天線設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社,2011[3]張申.微帶雙頻天線的研究與設(shè)計[D].西安電子科技大學(xué),20