本文選題：耦合矩陣 + 濾波天線綜合��； 參考：《電子科技大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著通信信道的越來越擁擠,為了減少信道之間的干擾所以對系統(tǒng)的帶外抑制提出了越來越高的要求。由于系統(tǒng)中的非線性器件使得系統(tǒng)的帶外抑制變差,在部分系統(tǒng)之中即使在系統(tǒng)中部加入濾波器也難以滿足要求,因此需要在前端天線連接處加入濾波器增強帶外抑制能力。通常通信系統(tǒng)之中,天線和濾波器被當(dāng)作獨立的器件單獨設(shè)計,然后簡單直接連接在一起。這樣的設(shè)計方案,容易使整體的通帶邊緣的選擇性惡化,尤其是在天線帶寬與天線帶寬相當(dāng)時。因此,對于濾波天線的研究越來越受關(guān)注�，F(xiàn)今大多數(shù)濾波天線設(shè)計,主要利用天線替換濾波器的最后一階諧振器,然后仿真優(yōu)化得到最終結(jié)果。這種設(shè)計方式需要耗費大量的時間在電磁仿真中,而優(yōu)化的最終結(jié)果的最優(yōu)性也缺乏理論的支持。本文利用耦合矩陣?yán)碚摵蜑V波器診斷技術(shù)綜合設(shè)計濾波天線,有助于濾波天線的快速設(shè)計優(yōu)化,并且能夠判斷優(yōu)化結(jié)果與理想目標(biāo)之間的差異程度。天線和濾波器被當(dāng)作一個整體來綜合設(shè)計,整體的性能得到最優(yōu)化。同時,當(dāng)確定好天線諧振器后,整個濾波天線的通帶性能可以通過調(diào)節(jié)后面級聯(lián)的諧振器之間的耦合系數(shù)而改善,從而分離輻射方向特性設(shè)計和通道選擇性設(shè)計。本文基于耦合矩陣的濾波天線的濾波天線研究,主要是把耦合矩陣?yán)碚搼?yīng)用到濾波天線的綜合設(shè)計中,為濾波天線的設(shè)計提供理論指導(dǎo)。主要的研究內(nèi)容如下:(1)基于耦合矩陣分析與綜合濾波器的理論,研究濾波天線和濾波器綜合的異同之處。提出類似于濾波器耦合矩陣綜合的一種級聯(lián)型濾波天線綜合方法。具體研究天線諧振特性模型,研究其物理尺寸對天線諧振器的輻射耦合強度與輻射方向性的關(guān)系。(2)結(jié)合耦合矩陣?yán)碚摵蜑V波器診斷技術(shù)綜合出一款單頻帶濾波天線。研究類共振器級聯(lián)型濾波器等效電路進行耦合矩陣參數(shù)提取的方法。通過比較提取出的實際物理模型的耦合矩陣與目標(biāo)耦合矩陣的差異,研究耦合強度與物理尺寸的映射關(guān)系,實踐基于耦合矩陣參數(shù)提取的濾波天線優(yōu)化方法。(3)對耦合矩陣?yán)碚摼C合設(shè)計濾波天線的方法進行延伸擴展,使耦合矩陣?yán)碚搼?yīng)用到雙頻帶濾波天線的設(shè)計中。利用常見雙模諧振器的雙頻段的響應(yīng)特點,推演出適合雙頻帶濾波天線的雙頻輻射單元。分析其在不同諧振頻率時諧振器上的電流分布差異,找到能夠到相對獨立調(diào)節(jié)兩個頻段的耦合系數(shù)的方法。最終利用基于參數(shù)提取的優(yōu)化,研制出雙通帶級聯(lián)型濾波天線。
[Abstract]:As the communication channels become more and more crowded, in order to reduce the interference between channels, the out-of-band suppression of the system is required more and more. Because the nonlinear devices in the system make the out-of-band suppression of the system worse, it is difficult to meet the requirement of adding a filter even in the middle of the system in some systems, so it is necessary to add a filter to the front-end antenna connection to enhance the out-of-band suppression ability. In communication systems, antennas and filters are designed as separate devices and then simply connected directly together. This scheme can easily worsen the selectivity of the overall passband edge, especially when the antenna bandwidth is equal to the antenna bandwidth. Therefore, more and more attention has been paid to the research of filter antenna. Nowadays, most of the filter antennas are designed to replace the last order resonator of the filter by antenna, and then the final results are obtained by simulation and optimization. This design method needs to spend a lot of time in electromagnetic simulation, and the optimality of the final result of optimization is lack of theoretical support. In this paper, the coupling matrix theory and filter diagnosis technique are used to design the filter antenna synthetically, which is helpful to the fast design and optimization of the filter antenna, and can judge the difference between the optimal result and the ideal target. Antennas and filters are designed as a whole, and the overall performance is optimized. At the same time, when the antenna resonator is determined, the passband performance of the whole filter antenna can be improved by adjusting the coupling coefficient between the latter cascaded resonators, so as to separate the radiation direction characteristic design and the channel selectivity design. In this paper, the filter antenna based on coupling matrix is studied, which mainly applies the coupling matrix theory to the integrated design of the filter antenna, and provides theoretical guidance for the design of the filter antenna. The main research contents are as follows: (1) based on the theory of coupling matrix analysis and synthetic filter, the similarities and differences between filter antenna and filter synthesis are studied. A cascade filter antenna synthesis method similar to filter coupling matrix synthesis is proposed. The resonant characteristic model of antenna is studied in detail, and the relationship between physical size and radiation coupling intensity and radiation directivity of antenna resonator is studied. A single band filter antenna is synthesized by combining coupling matrix theory and filter diagnosis technique. The method of extracting coupling matrix parameters by equivalent circuit of cascaded filter of resonator is studied. By comparing the difference between the actual physical model coupling matrix and the target coupling matrix, the mapping relationship between the coupling strength and the physical size is studied. The optimization method of filter antenna based on the parameter extraction of coupling matrix is applied to extend the method of synthetically designing filter antenna based on coupling matrix theory, and the coupling matrix theory is applied to the design of dual-band filter antenna. Based on the response characteristics of common dual-mode resonators, a dual-frequency radiation unit suitable for dual-band filter antenna is derived. The difference of the current distribution on the resonator at different resonant frequencies is analyzed, and a method to adjust the coupling coefficient of the two frequency bands is found. Finally, a double pass band cascade filter antenna is developed by using the parameter extraction optimization.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN713;TN827

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本文編號：1883720