本文關(guān)鍵詞：小型化平面印刷超寬帶天線設(shè)計(jì)

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【摘要】：自2002年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)把3.1GHz-10.6GHz頻段分配給商用UWB通信系統(tǒng)以來(lái),UWB無(wú)線技術(shù)以其高傳輸率、低發(fā)射功率、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在短距高速無(wú)線通信中發(fā)揮巨大的作用�；赨WB通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),研究設(shè)計(jì)符合要求的UWB天線成為通信界近幾年的熱點(diǎn)問(wèn)題和研究方向之一。UWB天線設(shè)計(jì)面臨的難題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:輻射單元小型化、低相關(guān)UWB分集天線、陷波特性天線。本文針對(duì)這三方面分別設(shè)計(jì)了適用于UWB移動(dòng)通信系統(tǒng)的多款超寬帶天線,文中所有仿真數(shù)據(jù)均采用電磁仿真軟件Ansoft HFSS 15.0,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均采用Agilent N5230 20GHz網(wǎng)絡(luò)分析儀。本文的具體研究下面給出�？紤]到微波電路的集成化需求,天線小型化成為UWB天線設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。因此,本文首先提出了兩種實(shí)現(xiàn)天線小型化的方法,一種是利用在地板上加載非對(duì)稱枝節(jié)的方法,一種采用非對(duì)稱共面帶線ACS結(jié)構(gòu)對(duì)原型天線裁半的方法。設(shè)計(jì)兩款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸緊湊的UWB天線A1和A2,其中A2是A1非對(duì)稱切半得到,通過(guò)優(yōu)化地板枝節(jié)結(jié)構(gòu)和微帶饋電線寬度來(lái)調(diào)節(jié)因切半引起的阻抗不匹配,A2天線整體尺寸比A1縮減了45%。實(shí)測(cè)結(jié)果表明,天線的回波損耗和電壓駐波比與仿真數(shù)據(jù)吻合,均能在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)獲得良好UWB性能。由于UWB系統(tǒng)傳輸功率低,更容易受到多徑衰落的影響。為了解決這一問(wèn)題,MIMO技術(shù)被引入到UWB天線設(shè)計(jì)中,在改善鏈路質(zhì)量的同時(shí)提升信道容量。UWB-MIMO天線設(shè)計(jì)一大難點(diǎn)是如何在有限空間內(nèi)降低天線單元之間相關(guān)性。針對(duì)這一難點(diǎn),在先前設(shè)計(jì)兩款小型化UWB天線單元的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了三款隔離度高相關(guān)性低的UWB-MIMO天線MA1、MA2和MA3,其中MA1通過(guò)正交放置天線單元來(lái)獲得高隔離度;MA2和MA3通過(guò)在天線間添加解耦合結(jié)構(gòu):枝節(jié)和地板開(kāi)縫有效實(shí)現(xiàn)低相關(guān)性,并進(jìn)一步對(duì)實(shí)現(xiàn)解耦結(jié)構(gòu)的參數(shù)分析優(yōu)化。實(shí)測(cè)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)三款UWB-MIMO天線的實(shí)測(cè)與仿真數(shù)據(jù)吻合,能夠很好在3.1GHz-10.6GHz頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)回波損耗S11(或S22)-10d B、隔離度S12(或S21)-15dB,而三款天線兩個(gè)輻射單元間的相關(guān)系數(shù)在整個(gè)UWB頻段內(nèi)0.15ECC?(27),尺寸小且相關(guān)性低適合手持設(shè)備。在非對(duì)稱共面帶線饋電UWB天線A2基礎(chǔ)上,通過(guò)添加C形和L形陷波結(jié)構(gòu)的金屬條帶,設(shè)計(jì)一款具有雙陷波特性UWB天線,分別濾除WiMAX(3.3GHz 3.7 GHz)和WLAN(5.15GHz 5.825 GHz)頻段,并對(duì)陷波結(jié)構(gòu)優(yōu)化,通過(guò)仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的天線具有良好的帶內(nèi)反射特性。
【關(guān)鍵詞】：超寬帶 小型化天線 多輸入多輸出 超寬帶分集天線 陷波特性
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN822.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-12
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表12-17
• 第一章 緒論17-25
• 1.1 研究背景與意義17-19
• 1.2 UWB技術(shù)發(fā)展歷史與現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 印刷UWB天線研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.2 UWB-MIMO天線研究現(xiàn)狀22
• 1.3 論文主要工作與研究?jī)?nèi)容22-25
• 1.3.1 主要工作23
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 超寬帶天線理論分析25-37
• 2.1 天線性能參數(shù)25-28
• 2.2 超寬帶技術(shù)概述28-30
• 2.2.1 超寬帶定義28-29
• 2.2.2 超寬帶技術(shù)優(yōu)勢(shì)29-30
• 2.3 印刷單極子超寬帶天線30-33
• 2.3.1 饋電結(jié)構(gòu)分析30-31
• 2.3.2 超寬帶特性實(shí)現(xiàn)原理31-33
• 2.4 分析天線的方法與仿真工具33-35
• 2.5 超寬帶天線設(shè)計(jì)要求35-37
• 第三章 小型化UWB天線設(shè)計(jì)37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 加載非對(duì)稱枝節(jié)的UWB天線37-44
• 3.2.1 天線模型分析設(shè)計(jì)38-39
• 3.2.2 天線參數(shù)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化39-42
• 3.2.3 輻射性能參數(shù)仿真與實(shí)測(cè)分析42-44
• 3.3 基于裁半ACS結(jié)構(gòu)的UWB天線44-52
• 3.3.1 非對(duì)稱共面帶線ACS技術(shù)44-46
• 3.3.2 天線模型分析設(shè)計(jì)46-48
• 3.3.3 天線參數(shù)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化48-50
• 3.3.4 輻射性能參數(shù)仿真分析50-52
• 3.4 本章小節(jié)52-53
• 第四章 UWB-MIMO天線設(shè)計(jì)53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 MIMO天線理論53-56
• 4.2.1 MIMO技術(shù)原理53-55
• 4.2.2 天線單元間耦合分析55-56
• 4.3 采用不同解耦技術(shù)的分集天線56-61
• 4.3.1 垂直放置天線單元的MIMO天線56-58
• 4.3.2 加枝節(jié)縫隙的對(duì)稱MIMO天線58-60
• 4.3.3 加枝節(jié)縫隙的非對(duì)稱MIMO天線60-61
• 4.4 三種UWB-MIMO天線對(duì)比61-63
• 4.4.1 隔離度對(duì)比分析61-62
• 4.4.2 相關(guān)系數(shù)對(duì)比分析62-63
• 4.5 本章小節(jié)63-65
• 第五章 具有陷波特性的UWB天線設(shè)計(jì)65-77
• 5.1 引言65
• 5.2 實(shí)現(xiàn)阻帶特性技術(shù)65-66
• 5.2.1 狹槽縫隙陷波65-66
• 5.2.2 平面枝節(jié)陷波66
• 5.3 單陷波UWB天線66-71
• 5.3.1 天線結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)分析66-67
• 5.3.2 天線參數(shù)分析67-70
• 5.3.3 天線性能仿真70-71
• 5.4 雙陷波UWB天線71-75
• 5.4.1 天線結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)分析71-72
• 5.4.2 天線參數(shù)分析72-73
• 5.4.3 天線性能仿真73-75
• 5.5 本章小節(jié)75-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-85
• 作者簡(jiǎn)介85-86

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