【摘要】：無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展引起了頻譜資源的日益緊缺。為了提高頻譜利用率,認(rèn)知無線電(Cognitive Radio,CR)技術(shù)應(yīng)運而生。通過頻譜感知,CR系統(tǒng)可以檢測出當(dāng)下未被使用的頻譜,并調(diào)整其工作參數(shù)使用該空閑頻譜進(jìn)行通信。具體到硬件層面,CR系統(tǒng)需要一個寬帶全向天線不斷的感知頻譜環(huán)境,檢測頻譜孔,同時需要一個頻率可重構(gòu)天線,根據(jù)所分配頻譜的變化而動態(tài)改變工作頻率,實現(xiàn)通信功能。本文圍繞認(rèn)知無線電系統(tǒng)所需的兩大類天線——超寬帶天線和頻率可重構(gòu)天線開展了深入研究,設(shè)計、加工并測試了多種新型超寬帶天線和頻率可重構(gòu)天線,有效地解決了當(dāng)前實際應(yīng)用中所存在的一些關(guān)鍵問題。具體來說,本文的主要工作包括以下幾個方面:1.提出了三種小型化超寬帶天線。前兩種天線采用在地板上加載折疊枝節(jié)的方法來延長電流路徑,縮小天線體積。第三種天線通過優(yōu)化地板和輻射單元形狀,不僅實現(xiàn)了小型化,還展寬了天線的阻抗帶寬。2.提出了五種具有多陷波特性的超寬帶天線。通過刻蝕縫隙和添加寄生枝節(jié)的方法,分別實現(xiàn)了雙陷波、三陷波和四陷波特性。為了更好地理解陷波的產(chǎn)生機(jī)理,利用分布元件和集總元件等效電路模型對雙陷波超寬帶天線進(jìn)行了詳細(xì)的分析。此外,還設(shè)計了一種能同時應(yīng)用于GSM、Bluetooth和超寬帶頻段,并且具有雙陷波特性的單極子天線。這幾種天線結(jié)構(gòu)簡單,體積小巧,陷波可以獨立調(diào)節(jié)。3.提出了四種具有高選擇性陷波的超寬帶天線。目前大部分陷波超寬帶天線所實現(xiàn)的陷波帶寬過寬,會造成有用頻段的浪費,尤其是低段與高段WLAN之間的頻段(5.35-5.725GHz)。基于一些新型諧振結(jié)構(gòu),比如交指電容加載諧振環(huán)、互補(bǔ)交指電容加載諧振環(huán)和蘑菇型電磁帶隙結(jié)構(gòu)等,設(shè)計和實現(xiàn)了四種具有高選擇性陷波的小型化超寬帶天線。這些諧振結(jié)構(gòu)具有較高的Q值,因此能夠?qū)崿F(xiàn)更低的陷波頻率和更窄的陷波帶寬,有效地濾除了干擾信號并避免了有用頻段的浪費。4.提出了一種具有可調(diào)陷波的超寬帶天線。傳統(tǒng)的超寬帶天線一旦加工完成,所實現(xiàn)的陷波頻段也就固定了下來。然而實際的干擾信號會隨著時間和空間的改變而隨時變化,針對這一問題,我們設(shè)計了一種具有可調(diào)陷波的超寬帶天線。通過在開口諧振環(huán)上加載變?nèi)荻䴓O管,實現(xiàn)了陷波頻段的連續(xù)可調(diào),使天線能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的干擾環(huán)境。5.提出了基于領(lǐng)結(jié)形(bow-tie)天線的頻率可重構(gòu)設(shè)計。利用開關(guān)二極管和變?nèi)荻䴓O管等電子器件,設(shè)計了兩種頻率可重構(gòu)天線單元和一種頻率可重構(gòu)天線陣列。第一種天線結(jié)合使用PIN二極管和變?nèi)荻䴓O管,實現(xiàn)了大范圍的頻率連續(xù)可調(diào),可調(diào)范圍從3.04GHz到5.89GHz。第二種天線使用多個PIN二極管,使工作頻段在Bluetooth、WiMAX和WLAN三個頻段離散可調(diào)。該設(shè)計使用的新型饋電網(wǎng)絡(luò)可以減少直流引線的數(shù)量,并且使饋電網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)離天線的輻射體,避免了其對天線輻射特性的影響。此外,我們還設(shè)計了一種頻率可重構(gòu)天線陣列,同樣使用新型饋電網(wǎng)絡(luò)來控制陣列中的PIN二極管。該陣列具有結(jié)構(gòu)緊湊,偏置電路簡單和易于集成的優(yōu)點。此外,在整個頻率調(diào)節(jié)范圍內(nèi),兩種天線單元和陣列都保持了很好的輻射特性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN822

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本文編號：2429589