【摘要】：隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,多功能成為射頻前端新的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)上,射頻前端的各部分器件如天線,濾波器都是單獨設(shè)計的,信號的發(fā)射與接收由天線完成,而濾波器負責(zé)信號選擇。濾波器通常是由與天線諧振頻率相同的諧振器組成的。天線與濾波器通過50歐姆傳輸線和匹配網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)。由于天線,濾波器,匹配網(wǎng)絡(luò)的帶寬不同,在工作頻帶的邊緣可能無法匹配,導(dǎo)致回波損耗增大,天線性能降低。雙工濾波天線將天線作為濾波器的最后一階諧振器,能夠?qū)崿F(xiàn)具有濾波特性的天線,增加帶寬和提升頻率選擇性。無線通信系統(tǒng)的另外一個關(guān)鍵問題是諧波產(chǎn)生的干擾�？梢栽O(shè)計對應(yīng)的濾波網(wǎng)絡(luò)抑制或消除這些諧波。為了提升增益,可以設(shè)計天線陣列,天線陣列需要合適的饋電網(wǎng)絡(luò)以指定的幅度與相位激勵每個輻射單元。傳統(tǒng)的天線陣列通常引入四分之一波長傳輸線和匹配短截線用于阻抗匹配,使的饋電網(wǎng)絡(luò)十分龐大和復(fù)雜。引入濾波功分網(wǎng)絡(luò)可以舍棄這些龐大復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò),進一步降低天線的體積和損耗。因此本文針對具有濾波特性的雙工天線,具有諧波抑制的雙工濾波天線,高集成度雙工濾波天線陣列進行了研究,完成了以下三款天線的設(shè)計工作:1、提出了一款基于T形諧振器具有諧波抑制的雙工濾波天線,采用堆疊貼片實現(xiàn)了雙頻同極化輻射特性,兩個T形諧振器分別在信號發(fā)射通道和信號接收通道耦合饋電堆疊貼片。利用四分之一波長短路線在高次模頻率處產(chǎn)生的傳輸零點,抑制掉了天線的偶數(shù)倍諧波,同時由于整個天線采用耦合饋電,能量只有在T形諧振器兩個模式以及天線模式都諧振的頻率處才能傳遞到貼片,提升了帶外抑制。與傳統(tǒng)的貼片天線相比,該天線具有更寬的帶寬、更穩(wěn)定的頻帶增益和良好的諧波抑制性能。2、提出了一款基于T形諧振器的具有諧波抑制的雙工濾波天線陣列。本章采用發(fā)卡形諧振器通過地板上的槽耦合激勵微帶貼片實現(xiàn)雙頻同極化輻射特性,兩個T形諧振器既作為濾波電路,又作為天線陣列的功率分配網(wǎng)絡(luò)。由此提高了天線陣列的集成度,減小了天線陣列的體積。此外,天線陣列還實現(xiàn)了諧波抑制的特性。3、提出了一款基于SLR的雙工濾波天線陣列。通過貼片與發(fā)卡形諧振器強耦合形成雙頻輻射單元,以偶模激勵枝節(jié)加載諧振器實現(xiàn)濾波與功率分配功能,實現(xiàn)功分網(wǎng)絡(luò)與濾波網(wǎng)絡(luò)復(fù)用,提升了天線陣列的集成度,減小了天線陣列的體積。天線實現(xiàn)了良好的頻率選擇形,提高了增益平坦度,提升了帶寬與端口隔離度。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN713;TN820
【圖文】：

后以此為基礎(chǔ)展開對雙工濾波天線及陣列的研究。因此本節(jié)研究現(xiàn)狀將依次從濾波天線，雙工天線兩個方向展開。1.2.1 濾波天線濾波天線采用將天線與濾波電路聯(lián)合設(shè)計，不僅能夠擴寬阻抗帶寬，提升頻率選擇性，更能夠使增益具有濾波特效，提升增益平坦度和帶外抑制。一般的設(shè)計思路是將整個天線視作一個多階濾波器，而輻射體作為整個濾波器的最后一階諧振器，然后利用濾波器設(shè)計理論去設(shè)計天線。1.2.1.1 單頻濾波天線文獻[2]中，Chun-Xu Mao 等人用一個平面倒 F 天線(PIFA：Planar Inverted-F Antenna)激勵一個微帶貼片。兩個槽被引入實現(xiàn)陷波以抑制 3 倍頻處的諧波，又因為 PIFA 本身能夠抑制偶數(shù)倍頻諧波，天線獲得了良好的帶外抑制。天線實現(xiàn)了 3 階濾波特性，阻抗帶寬為 10%，阻帶達基頻的 4 倍。濾波天線的結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，S 參數(shù)如圖 1-2 所示。

后以此為基礎(chǔ)展開對雙工濾波天線及陣列的研究。因此本節(jié)研究現(xiàn)狀將依次從濾波天線，雙工天線兩個方向展開。1.2.1 濾波天線濾波天線采用將天線與濾波電路聯(lián)合設(shè)計，不僅能夠擴寬阻抗帶寬，提升頻率選擇性，更能夠使增益具有濾波特效，提升增益平坦度和帶外抑制。一般的設(shè)計思路是將整個天線視作一個多階濾波器，而輻射體作為整個濾波器的最后一階諧振器，然后利用濾波器設(shè)計理論去設(shè)計天線。1.2.1.1 單頻濾波天線文獻[2]中，Chun-Xu Mao 等人用一個平面倒 F 天線(PIFA：Planar Inverted-F Antenna)激勵一個微帶貼片。兩個槽被引入實現(xiàn)陷波以抑制 3 倍頻處的諧波，又因為 PIFA 本身能夠抑制偶數(shù)倍頻諧波，天線獲得了良好的帶外抑制。天線實現(xiàn)了 3 階濾波特性，阻抗帶寬為 10%，阻帶達基頻的 4 倍。濾波天線的結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，S 參數(shù)如圖 1-2 所示。

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 林嫻靜;雙工天線的研究[D];華南理工大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 薛嘉興;基于多層堆疊微帶貼片的雙工濾波天線陣列研究[D];華南理工大學(xué);2018年

2 張培升;基于開路枝節(jié)帶阻濾波器的雙工天線研究[D];華南理工大學(xué);2017年

本文編號：2716987