【摘要】：特征模理論(Theory of Characteristic Mode,TCM)為天線的設(shè)計(jì)過程提供了新的指導(dǎo)思路。特征模式是導(dǎo)體結(jié)構(gòu)本身的固有屬性,在不添加激勵(lì)的情況下,就可以看到導(dǎo)體上各個(gè)模式的分布特點(diǎn)。將特征模理論應(yīng)用于天線的設(shè)計(jì)中,可以極大提高天線的設(shè)計(jì)效率,并且可以提供清晰的原理性分析。不論是單導(dǎo)體或是多導(dǎo)體,從平面結(jié)構(gòu)到立體結(jié)構(gòu),特征模理論都可以廣泛地適用。本文以特征模理論的應(yīng)用為重點(diǎn),針對不同空間復(fù)雜度的導(dǎo)體結(jié)構(gòu),結(jié)合不同導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上特征模式的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出三種不同功能的天線。論文首先利用單金屬板設(shè)計(jì)了一種單模式天線。通過耦合結(jié)構(gòu)激發(fā)金屬板上的模式1,利用雙激勵(lì)點(diǎn)同相位的方式提高模式1的占比。對單模式天線進(jìn)行定量分析,利用模式加權(quán)系數(shù)求得模式1在天線總的輻射功率中占比93%。另外,將基于特征模理論的單模式天線與傳統(tǒng)的IFA天線進(jìn)行對比分析,得到兩種天線在原理上的差異。然后利用折疊金屬板上特征模式的特點(diǎn),設(shè)計(jì)具有地輻射模和貼片輻射模的貼片天線結(jié)構(gòu),以此實(shí)現(xiàn)具有寬帶特性的雙模貼片天線。針對地輻射模輻射諧振較弱的問題,詳細(xì)分析了地輻射模時(shí)天線的電場分布特點(diǎn)和諧振特性,給出了天線在地輻射模時(shí)的場分布模型,對初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)并加工實(shí)物驗(yàn)證,得到了工作帶寬為21.1%的小型化貼片天線結(jié)構(gòu)。論文最后對立體三面結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征模分析,通過特征模式遠(yuǎn)場電場相互正交的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一款立體結(jié)構(gòu)圓極化天線。在天線的設(shè)計(jì)過程中,比較了不同饋電方式模式加權(quán)系數(shù)的區(qū)別,最后選擇利用同軸饋電激發(fā)兩個(gè)諧振點(diǎn)相近的模式,天線性能符合圓極化天線的要求,同時(shí)還分析了立體面對天線性能的影響。
【圖文】：

在上面這篇論文中，也簡單說明了耦合元的作用機(jī)理。他們提出，可以場耦合和電場耦合來激發(fā)地板上的模式。一塊小的導(dǎo)體板或者探針放在上方使其電場平行于地板上特征模式的電場，這樣就可以通過電場耦合地板上相應(yīng)的模式。同理，利用環(huán)狀導(dǎo)體產(chǎn)生環(huán)狀電流且其電流方向與地模式的電流流向基本相同，就是利用磁場耦合激發(fā)地板的特征模式。逡逑在他們２０１０的文獻(xiàn)［２９］中，提到了電容耦合元（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ邋Ｃｏｕｐｌｉｎｇ逡逑ｍｅｎｔｓ，邋ＣＣＥ）的概念。如圖１－２。ＣＣＥ本是應(yīng)用在ＵＨＦ頻帶數(shù)字電視和蜂的天線中，它在優(yōu)化手機(jī)終端天線的過程中起到一定的作用。設(shè)計(jì)ＣＣＥ是用來在較寬的頻率范圍內(nèi)提高收發(fā)器接受自由空間電磁波的性能。由于逡逑在工作頻帶內(nèi)與外部的匹配電路相匹配，ＣＣＥ自身是不需要被激發(fā)輻射逡逑。正是由于這一特性，利用ＣＣＥ來設(shè)計(jì)手機(jī)天線，可以比傳統(tǒng)平面倒Ｆ天ａｎａｒ邋ｉｎｖｅｒｔｅｄ－Ｆ邋ａｎｔｅｎｎａ，邐Ｐ１ＦＡ）具有更緊湊的結(jié)構(gòu)。逡逑

圖１－１用耦元天線模這篇論文中，，也簡單說明了耦合元的作用機(jī)理。他們提出，可和電場耦合來激發(fā)地板上的模式。一塊小的導(dǎo)體板或者探針放其電場平行于地板上特征模式的電場，這樣就可以通過電場耦應(yīng)的模式。同理，利用環(huán)狀導(dǎo)體產(chǎn)生環(huán)狀電流且其電流方向與流流向基本相同，就是利用磁場耦合激發(fā)地板的特征模式。逡逑２０１０的文獻(xiàn)［２９］中，提到了電容耦合元（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ邋Ｃｏｕｐｌｉｎｇ逡逑ＣＣＥ）的概念。如圖１－２。ＣＣＥ本是應(yīng)用在ＵＨＦ頻帶數(shù)字電視和中，它在優(yōu)化手機(jī)終端天線的過程中起到一定的作用。設(shè)計(jì)ＣＣ在較寬的頻率范圍內(nèi)提高收發(fā)器接受自由空間電磁波的性能。頻帶內(nèi)與外部的匹配電路相匹配，ＣＣＥ自身是不需要被激發(fā)輻于這一特性，利用ＣＣＥ來設(shè)計(jì)手機(jī)天線，可以比傳統(tǒng)平面倒Ｆｒｔｅｄ－Ｆ邋ａｎｔｅｎｎａ，邐Ｐ１ＦＡ）具有更緊湊的結(jié)構(gòu)。逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張瑩;特征模理論及其在天線中的應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2012年

本文編號：2661847