本文關(guān)鍵詞：用于毫米波無(wú)線(xiàn)通信的天線(xiàn)設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：近些年來(lái),隨著無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)高速通信技術(shù)已經(jīng)迫切需求,因此千兆無(wú)線(xiàn)通信的技術(shù)成為未來(lái)發(fā)展的必然。而毫米波通信技術(shù)由于其具有很寬的寬帶正成為各國(guó)研究人員的研究熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)研究人員多年的研究,ECMA(European Computer Manufacturers Association)已經(jīng)制定了一些通信標(biāo)準(zhǔn),諸如IEEE 802.15.3c,WiGig(Wireless Gigabit)等。最近新興的短距離通信802.11ac協(xié)議,通信速度最高可達(dá)到1.3 Gbps/s,因此IEEE組織把60GHz頻段制定為802.11ad標(biāo)準(zhǔn)。在本文中我們主要對(duì)中心頻率為60GHz的多吉比特?zé)o線(xiàn)室內(nèi)通信系統(tǒng)的天線(xiàn)組件進(jìn)行研究。由于60GHz頻段容易產(chǎn)生高的傳輸損耗,不利于高速數(shù)據(jù)通信,因此我們希望采用高增益的定向天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信,實(shí)現(xiàn)極窄波束通信,提高傳輸速率。多波束切換系統(tǒng)可以通過(guò)切換發(fā)射波束的方向,從而實(shí)現(xiàn)高增益窄波束空分功能,用低旁瓣抑制不利因素的干擾。利用普通平面結(jié)構(gòu)在毫米波頻段設(shè)計(jì)器件,會(huì)存在高輻射損耗,表面波損耗等,金屬波導(dǎo)又存在體積大,不易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成化的缺點(diǎn),而采用基片集成波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)毫米波器件,同時(shí)具有普通平面結(jié)構(gòu)和金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),諸如小尺寸、加工費(fèi)用低、損耗小、功率容量大等特點(diǎn)。利用基片集成波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)的60GHz四波束切換組件,該組件由巴特勒矩陣和縫隙陣列天線(xiàn)組成,其中巴特勒矩陣是通過(guò)切換輸入端口,實(shí)現(xiàn)相鄰輸出端口的相位差改變,從而改變縫隙陣列天線(xiàn)饋電相位,完成波束切換,實(shí)現(xiàn)窄波束通信,提高系統(tǒng)容量,為未來(lái)的全自適應(yīng)毫米波智能天線(xiàn)系統(tǒng)提供了一個(gè)可能的硬件解決方向。其中巴特勒矩陣由4個(gè)3db耦合器(耦合度-3.1dB,直通端與耦合度相位差90°),2個(gè)-45°移相器(插入損耗-0.06dB,輸出相位-44°),2個(gè)交叉耦合器(耦合度-0.3dB,耦合端輸出相位0°),2個(gè)0°移相器(插入損耗-0.2dB,輸出相位0°)組成;縫隙陣列天線(xiàn)采用泰勒綜合法進(jìn)行設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)高增益低旁瓣性能。利用高頻電磁場(chǎng)仿真軟件CST(Computer Simulation Technology)對(duì)所有器件進(jìn)行模擬仿真,最終實(shí)現(xiàn)±38°的四波束切換效果,經(jīng)過(guò)與公式驗(yàn)證,與公式計(jì)算基本相符,毫米波天線(xiàn)波束切換組件可以實(shí)現(xiàn)較好的性能指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：基片集成波導(dǎo) 波束切換 毫米波通信 巴特勒矩陣 縫隙陣列天線(xiàn)
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN828
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 基片集成波導(dǎo)技術(shù)的產(chǎn)生與研究應(yīng)用11-12
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 第二章 基片集成波導(dǎo)器件的理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ)13-30
• 2.1 基片集成波導(dǎo)的傳輸模型13-14
• 2.2 金屬矩形波導(dǎo)的特性14-16
• 2.3 基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與介質(zhì)填充矩形波導(dǎo)模型的等效性16-24
• 2.3.1 基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的工作模式16-17
• 2.3.2 基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與矩形波導(dǎo)模型的等效寬度理論推導(dǎo)17-21
• 2.3.3 基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與矩形波導(dǎo)模型的等效寬度的經(jīng)驗(yàn)公式21-23
• 2.3.4 基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與矩形波導(dǎo)模型傳播特性比較23-24
• 2.4 基片集成波導(dǎo)——微帶線(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-29
• 2.4.1 基片集成波導(dǎo)——微帶線(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理24-28
• 2.4.2 基片集成波導(dǎo)——微帶線(xiàn)錐形漸變線(xiàn)過(guò)渡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-29
• 2.5 小結(jié)29-30
• 第三章 基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的巴特勒矩陣設(shè)計(jì)30-54
• 3.1 基片集成波導(dǎo)定向耦合器設(shè)計(jì)31-41
• 3.1.1 定向耦合器的實(shí)際應(yīng)用31
• 3.1.2 定向耦合器的理論分析31-34
• 3.1.3 定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)34-36
• 3.1.4 SIW 3dB定向耦合器設(shè)計(jì)36-39
• 3.1.5 SIW交叉耦合器設(shè)計(jì)39-41
• 3.2 基片集成波導(dǎo)移相器設(shè)計(jì)41-50
• 3.2.1 移相器基本概念與應(yīng)用41-42
• 3.2.2 移相器基本原理42-43
• 3.2.3 移相器的分類(lèi)43-45
• 3.2.4 微波移相器技術(shù)指標(biāo)45-46
• 3.2.5 基片集成波導(dǎo)移相器設(shè)計(jì)46-50
• 3.3 基片集成波導(dǎo)巴特勒矩陣總體設(shè)計(jì)50-53
• 3.4 小結(jié)53-54
• 第四章 基片集成波導(dǎo)縫隙陣列天線(xiàn)設(shè)計(jì)54-68
• 4.1 基片集成波導(dǎo)縫隙54-56
• 4.2 縫隙陣列天線(xiàn)的分類(lèi)56-57
• 4.2.1 諧振式縫隙陣56
• 4.2.2 非諧振式縫隙陣56-57
• 4.3 基片集成波導(dǎo)縫隙特性分析方法57-58
• 4.3.1 Stevenson法57
• 4.3.2 等效模型分析57-58
• 4.4 基片集成波導(dǎo)縫隙的電參數(shù)58-61
• 4.5 陣列天線(xiàn)綜合方法61-64
• 4.5.1 切比雪夫綜合法61-62
• 4.5.2 泰勒綜合法62-63
• 4.5.3 諧振式波導(dǎo)縫隙陣的設(shè)計(jì)63-64
• 4.6 諧振式基片集成波導(dǎo)縫隙陣列天線(xiàn)的設(shè)計(jì)64-67
• 4.7 小結(jié)67-68
• 第五章 基片集成波導(dǎo)波束切換組件仿真68-72
• 5.1 基片集成波導(dǎo)波束切換組件仿真與驗(yàn)證68-71
• 5.2 總結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 附錄80

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7 陳鵬;蒯振起;陳繼新;嚴(yán)，

本文編號(hào)：1001810