本文選題：基片集成波導(SIW) + 磁調諧天線��； 參考：《南京大學》2014年博士論文

【摘要】：目前,隨著無線通信系統(tǒng)中需要的天線數量增多,造成通信系統(tǒng)的整體成本和重量增加、帶來了天線之間的電磁干擾等問題,因此人們希望能夠用一個天線來實現多個天線的功能。在此背景下,人們提出了"可重構天線"或"可調天線"這個概念。基于基片集成波導技術的可重構天線研究是一個全新的課題�；刹▽�(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技術是近年來提出的一種平面類波導結構,它具有類似于傳統(tǒng)矩形金屬波導的傳播特性,這種特性是通過在上下底面為金屬層的低損耗介質基片上利用兩側周期性金屬化通孔而實現的。基片集成波導器件具有低剖面、高品質因數、易和平面電路集成等優(yōu)點。利用這些優(yōu)點人們已研究了基片集成波導在天線方面的應用,在可重構天線應用研究中目前主要集中在通過電子器件等來實現電可調天線。利用天線中所用材料的本征特性來改變天線的工作頻率也是實現頻率可調天線的一種有效方法。本論文著重研究了鐵氧體加載基片集成波導在低剖面頻率可調天線設計中的應用。對比分析了鐵氧體加載基片集成波導和普通基片集成波導傳輸特性,探討了偏置磁場作用下鐵氧體加載基片集成波導傳輸參數的可調性,研究了基于鐵氧體加載基片集成波導天線的工作原理,以及鐵氧體加載基片集成波導的饋電結構等。在此基礎上設計研究了幾種通過磁場調節(jié)的新型基片集成波導頻率可調天線,取得了以下幾個方面的研究成果:(1)在SIW諧振腔理論基礎上對鐵氧體加載SIW諧振腔進行了理論和仿真分析,證明了磁可調SIW諧振腔的工作頻率會隨偏置磁場改變而改變。以此為基礎,設計研制了一種工作在X波段的雙鐵氧體片加載頻率可調SIW矩形縫隙天線,首次實現了磁可調的SIW天線。測量結果表明,可調頻率范圍為10.5%(從9.95 GHz到11.06 GHz),在頻率調諧范圍內天線增益大于5.0dBi,仿真和測試結果證明了設計方法的有效性。(2)設計了一種改進的鐵氧體加載基片集成波導天線。通過改進天線輻射縫隙外形,使用單個鐵氧體片,使天線結構更加簡單,天線的輻射增益更高。仿真結果表明,該天線具有更好的增益和前后比,當偏置磁場從0變化到0.12 T,我們的天線的頻率可調范圍約為380 MHz,在可調范圍內天線增益高于6 dBi,輻射方向圖和增益幾乎不受磁場影響。(3)研究了一種新型磁可調雙頻雙極化基片集成波導天線。利用SIW諧振腔的多模特性,實現了天線的多頻帶特性;通過采用交叉輻射縫隙,實現了天線的雙極化特性。通過適當選擇交叉縫隙的兩個臂的長度,實現了天線在低頻工作點的圓極化輻射狀態(tài)和高頻工作點的線極化輻射狀態(tài)。對實際制備樣品的測量結果表明,低頻段可調頻率范圍為8.1%(從8.98 GHz到9.74 GHz)和高頻段可調頻率范圍為5.5%(從9.98 GHz到10.54 GHz)。通過改變磁場大小,不但可以改變天線的工作頻率,而且還可以改變它的極化特性。(4)提出并實驗證明了一種實現鐵氧體加載SIW縫隙天線在寬頻率范圍內可調諧的方法。通過同時采用改變天線中鐵氧體位置(機械調節(jié))和改變偏置磁場(磁場調節(jié)),實現在寬頻率范圍內的可調性。對設計制備在X波段基片集成波導天線的實驗研究表明,該天線最大的頻率調諧范圍達到14.94%(9.23 GHz-10.69 GHz)。同時,天線輻射特性在頻率調諧范圍內變化不大,表現出良好的輻射性能。以上工作為低剖面可重構天線的研究和設計提供了一條新的實現途徑和天線原型,這種類型的可調天線將在諸如無線通訊等工程領域有著潛在應用價值。
[Abstract]:This paper focuses on the application of the integrated waveguide of ferrite - loaded substrate in the design of low profile frequency tunable antenna . ( 3 ) A new type of tunable dual - frequency dual - polarization substrate integrated waveguide antenna is studied . The multi - band characteristics of the antenna are realized by using the multi - mode characteristics of the SIW resonant cavity . By selecting the length of the two arms of the crossed slot , the circular polarized radiation condition and the linearly polarized radiation state of the high - frequency operating point of the antenna are realized . The measurement results show that the adjustable frequency range of the low - frequency band is 8.1 % ( from 8.98 GHz to 9.74 GHz ) and the adjustable frequency range of the high frequency band is 5.5 % ( from 9.98 GHz to 10.54 GHz ) . By changing the size of the magnetic field , not only the operating frequency of the antenna can be changed , but also the polarization characteristics of the antenna can be changed . At the same time , the radiation characteristics of the antenna are not large in the range of frequency tuning , which shows good radiation performance . The above work provides a new approach and prototype for the research and design of low profile reconfigurable antenna . The adjustable antenna of this type will have potential application value in engineering field such as wireless communication .

【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN820

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;用鐵氧體珠抑制寄生耦合[J];電子技術應用;1976年05期

2 忻崧義;;微波功率管中放入內鐵氧體的技術[J];電子管技術;1977年Z1期

3 湯永坤;鐵氧體用于毫米波的可行性研究[J];電訊技術;1982年06期

4 楊曉偉,馬玉龍,邱振清;國產功率鐵氧體特性分析及應用[J];電子器件;2000年02期

5 黃剛;;高μ_i鐵氧體的關鍵制備技術[J];電子工藝技術;2006年02期

6 李愛民;;鐵氧體材料成型時易出現的問題及解決方法[J];電子元件與材料;2007年04期

7 ;鐵氧體材料電感的特性[J];電子質量;2008年02期

8 范兵;;淺析鐵氧體—左手結構在微波領域中的應用[J];現代雷達;2012年04期

9 Leslie Solomon;杜武林;;鐵氧體珠[J];移動通信;1974年02期

10 ;甚高頻天線用鐵氧體棒[J];移動通信;1971年06期

相關會議論文 前10條

1 易容平;;一種低成本的石榴石鐵氧體材料[A];第十二屆全國磁學和磁性材料會議專輯[C];2005年

2 范薇;呂寶順;廖有良;藤陽民;;六角鐵氧體材料的研究開發(fā)與產業(yè)化[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術產業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

3 冷觀武;李俊;彭虎;;微波高溫燒結鐵氧體材料研究與實踐[A];第三屆永磁及軟磁鐵氧體技術交流會論文集[C];2004年

4 陳德輪;;原子吸收光譜法測定鍶鈣鐵氧體中鈣[A];中國電子學會生產技術學會理化分析四屆年會論文集上冊[C];1991年

5 劉剛;楊中華;夏興順;王從香;;鐵氧體瓷棒真空鍍膜技術[A];中國真空學會第六屆全國會員大會暨學術會議論文集[C];2004年

6 張曄;姜海濤;解啟林;;鐵氧體基材濺射膜層的附著力測試方法[A];中國電子學會第十五屆電子元件學術年會論文集[C];2008年

7 胡平;潘德安;張深根;田建軍;;納米鋅鐵氧體的制備及磁性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第4分冊）[C];2010年

8 石軍傳;齊西偉;周濟;張力;張迎春;;氯化鈉摻雜對多層片式電感用鎳銅鋅鐵氧體顯微結構和磁性能的影響[A];中國硅酸鹽學會2003年學術年會論文摘要集[C];2003年

9 王公正;房喻;莫潤陽;;微米復合鐵氧體材料超聲波吸收檢測研究[A];中國化學會第九屆全國應用化學年會論文集[C];2005年

10 李詩tb;王改花;任勇;代波;;細菌纖維素/鈷鋅鐵氧體復合材料的吸波性能研究[A];2012中國功能新材料學術論壇暨第三屆全國電磁材料及器件學術會議論文摘要集[C];2012年

相關重要報紙文章 前10條

1 邵海成 戴紅蓮 黃健 沈春華 李世普;鐵氧體磁性陶瓷材料的研究動態(tài)及展望[N];廣東建設報;2005年

2 何小明;新型抗電磁干擾材料 鐵氧體噪聲抑制紙[N];中國電子報;2000年

3 曹伍;北礦磁材在上交所掛牌交易[N];中國有色金屬報;2004年

4 王耕福;平面變壓器新鐵氧體電感元件[N];中國電子報;2000年

5 黃剛 陽開新;創(chuàng)新·完善 磁材“十五”科技發(fā)展思路[N];中國電子報;2001年

6 王西永;日本FDK研制出新型鐵氧體材料[N];中國汽車報;2003年

7 ;TDK推出新一代功率鐵氧體PC95[N];中國電子報;2003年

8 巨田證券研究所 卜忠東;技術實力雄厚[N];中國證券報;2004年

9 曹勇;“九五”回顧 “十五”展望[N];中國電子報;2001年

10 黃剛;日本磁性材料生產科研走勢[N];中國電子報;2001年

相關博士學位論文 前10條

1 宋福展;準一維鐵氧體基軟硬磁復合材料的制備、結構及電磁特性研究[D];江蘇大學;2015年

2 鄭宗良;高頻鐵氧體材料的磁介性能調控研究[D];電子科技大學;2016年

3 鄭輝;微波環(huán)行器用低維鐵氧體的制備及性能研究[D];電子科技大學;2016年

4 周廷川;低溫共燒結LiZn旋磁復合鐵氧體材料研究[D];電子科技大學;2016年

5 向青云;鐵氧體材料的原子氫化機理及改性研究[D];北京科技大學;2017年

6 譚立容;基于鐵氧體加載基片集成波導的頻率可調天線研究[D];南京大學;2014年

7 李紅英;稀土六方鐵氧體的合成、表征及吸波性能的研究[D];吉林大學;2007年

8 李茹民;摻雜納米鐵氧體的合成與磁性能研究[D];哈爾濱工程大學;2007年

9 賈利軍;高頻Z型六角鐵氧體材料研究[D];電子科技大學;2008年

10 沈小虎;鐵氧體耐高溫磁控濺射金屬化膜系及產業(yè)化關鍵問題的研究[D];浙江大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉正陽;大功率鐵氧體匹配支節(jié)研究[D];南京信息工程大學;2015年

2 楊洋;酸洗污泥制備鐵氧體吸附Pb~(2+)廢水研究[D];南京理工大學;2015年

3 馮弘;尖晶石型Mn-Zn、Ni-Zn鐵氧體磁性納米晶的軟化學可控制備及性能研究[D];四川師范大學;2015年

4 王曉;鈷銅鋅鐵氧體—聚吡咯微波吸收材料的制備及吸波機理分析[D];沈陽理工大學;2015年

5 于丕風;高Bs低損耗MnZn鐵氧體材料的研制[D];電子科技大學;2015年

6 宦麗;抗偏置低溫燒結NiCuZn鐵氧體及在功率片式電感中的應用研究[D];電子科技大學;2015年

7 周寅冬;MgCuZn鐵氧體材料制備與高頻磁性能研究[D];電子科技大學;2014年

8 王亮;低溫制備NiCuZn鐵氧體及對磁性能的影響[D];電子科技大學;2014年

9 李海鑫;高性能耐熱沖擊鎳鋅功率鐵氧體材料的研究[D];電子科技大學;2015年

10 李東月;用于無線充電中的NiCuZn鐵氧體屏蔽材料的研究[D];電子科技大學;2015年

，

本文編號：1822116