随着无线通信技术的迅猛发展和应用,卫星通讯,WLAN等新型通信方式对无线通信系统提出了日益严苛的要求,无线通信设备及其电子器件不断向着小型化,宽频带方向发展。天线作为发射和接收无线通信信号的器件,是一个非常重要的无线通信系统部件,其对无线电信号辐射性能的好坏直接影响到整个通信系统的通信质量和效率。天线尺寸的大小也往往成为制约无线通信系统小型化发展的主要障碍。微带贴片天线因具有剖面低、重量轻、成本低、易于制造且可以和射频微波电路集成等特点而得到广泛应用。所以小型化宽频带微带贴片天线的研究具有实用价值,是当今无线通信技术中一个重要的研究领域。论文概述了微带天线在小型化以及展宽频带方面的国内外最新研究状况及发展趋势,介绍了微带天线的分析方法,总结了微带天线展宽频带以及减小天线尺寸的技术手段。论文提出了三种基于1/8波长的多层小型化宽带微带天线新结构,并通过软件仿真,分析总结了主要天线设计参数改变时对天线性能影响的规律,优化了天线设计方案并对天线的带宽、辐射方向图、增益等天线特性进行了讨论。这三种天线——包括接地板——尺寸为40mm×40mm,中心频率在1.55GHz左右,相对带宽约为8%。制作出了上述三种实物天线并利用矢量网络分析仪对它们进行了测量,天线的实测带宽与仿真结果吻合。论文还研究设计了小型化超宽带天线,提出了三种半尺寸四分之一波长超宽带小型微带天线。半尺寸L缝隙多层超宽带天线无填充介质,尺寸为18mm×7.5mm,仿真结果表明在4.3-6.4GHz频带上VSWR=2,绝对带宽2.1GHz,相对带宽为39.3%,实测结果显示天线阻抗带宽为3.86-6.47GHz,相对带宽达到50.53%,天线在3.55-8.5GHz频带上VSWR=3,相对带宽达到82.6%。提出了改进L型缝隙超宽带天线——改进后的天线在长度上从原来的18mm减小到15mm,减小了17%。实测阻抗带宽为3.73-8.5GHz,绝对带宽超过4.7GHz,相对带宽达到78%。论文还提出了一种开槽多层超宽带微带天线,尺寸为15mm×7.5mm,仿真结果表明在4.65-9.4GHz频带上满足VSWR=2要求,天线具有4.7GHz绝对带宽和67.6%相对带宽,实测结果与仿真结果吻合。论文最后采用遗传算法与全波三维电磁仿真软件结合,优化具有多个参量的天线设计,通过编写Visual Basic脚本文件调用电磁仿真软件,提取经过三维电磁仿真软件计算的天线性能参数来完成适应度的评估,采用遗传算法完成对天线多参量的优化,节约了天线优化时间,避免了由于重复建模而可能导致的失误。论文对两种多层小型化宽带天线进行了优化,验证了算法的可行性和准确性。