【摘要】：可重構(gòu)天線能夠動(dòng)態(tài)改變輻射特性,使其成為下一代無線通信系統(tǒng)中射頻前端必不可缺的一部分。本文主要對(duì)光控微波開關(guān)及其在可重構(gòu)天線中應(yīng)用進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了多款光控頻率可重構(gòu)天線。本文的工作主要包括:1.基于光控微波開關(guān)的分層等離子層模型,對(duì)影響光控微波開關(guān)性能的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析。設(shè)計(jì)了一種沉槽結(jié)構(gòu),改善了光控微波開關(guān)插入損耗;對(duì)該光控微波開關(guān)實(shí)物進(jìn)行了測(cè)試,利用測(cè)試結(jié)果提取出等離子層的等效電導(dǎo)率,為后續(xù)光控頻率可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。2.設(shè)計(jì)并制作了一款光控頻率可重構(gòu)單極天線,通過激光控制兩個(gè)光控微波開關(guān)進(jìn)而改變天線的諧振頻率,使天線工作在三個(gè)不同頻段上,三個(gè)工作頻段分別覆蓋了無線通信中的1.8GHz(GSM),2.4GHz(WLAN)和5.5GHz(WLAN)三個(gè)頻段。3.設(shè)計(jì)并制作了一款新型小型化共面波導(dǎo)光控頻率可重構(gòu)天線。天線的整體尺寸為14.0×12.6×1.0mm~3,通過控制兩個(gè)光控微波開關(guān)來實(shí)現(xiàn)頻率可重構(gòu)。天線共有三種工作狀態(tài),通過控制激光改變嵌入在天線中心兩個(gè)光控微波開關(guān)的電導(dǎo)率,可以使天線工作于3.2-5.0GHz,5.0-7.0GHz和8.8-8.8GHz三個(gè)工作頻段。4.設(shè)計(jì)并制作了一款具有開關(guān)可控縫隙的新型光控頻率可重構(gòu)微帶天線。天線的整體尺寸為40×40×1.6mm~3,此天線利用在參考地上的開關(guān)縫隙結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)天線的可重構(gòu)特性。此天線易于加工和裝配,具有五種可切換狀態(tài),包括超寬帶狀態(tài)、單頻帶和雙頻帶狀態(tài)。天線的超寬帶范圍在2.3-7.6GHz,單頻帶狀態(tài)有2-2.7GHz、1.8-2.8 GHz和5.0-6.2GHz,雙頻帶狀態(tài)有1.8-3.2GHz和5.0-6.2GHz。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN820
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文LD6162RLI 設(shè)計(jì)了一款光控頻率可重構(gòu)偶極子天線，兩個(gè)激光二極管分別臂的縫隙之中，并使用波長(zhǎng)為 650nm 的激光激勵(lì)兩個(gè)二極管，可以使天720MHz 切換到 800MHz。Yazgan 設(shè)計(jì)了一款光控謝爾賓斯基分形天線，雜硅來作為光控微波開關(guān)。使用了波長(zhǎng)為 808nm，功率為 120mW 的激光照射到硅片開關(guān)上，增加硅片開關(guān)的電導(dǎo)率，使天線的諧振頻率從 1.2G2]。里達(dá)理工大學(xué)的R. Nathan Lavallee等人通過仿真設(shè)計(jì)了一款光控頻率可重 所示。此款天線通過控制天線輻射貼片上的兩個(gè)光控微波開關(guān)，使天線諧他們利用在微帶貼片上面開關(guān)縫隙、頂端的容性貼片以及嵌入其中的光控夠諧振于 4.55,4.78 和 5.10GHz，并且仿真和實(shí)測(cè)擁有良好的一致性[2]。

(a) (b)圖 1. 2 光控微波開關(guān)和光可重構(gòu)偶極子天線實(shí)物計(jì)了一款共面波導(dǎo)到共面帶狀傳輸線的光可重構(gòu)偶極子高阻率的硅片（ρ>6000Ω.com）和最大輸出功率為 200m。文獻(xiàn)中設(shè)計(jì)了如圖 1.2(a)所示的微帶形式的光控微波尺寸是 1×2×0.3mm3。在設(shè)計(jì)過程中，作者仿真和實(shí)測(cè)的微波性能參數(shù)，測(cè)得此開關(guān)在 1.0-3.0GHz 頻率范圍

天線使用 TLY-5 作為介質(zhì)基板，此天線不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一定的頻率可重構(gòu)特性，定程度上改變輻射方向圖，實(shí)現(xiàn)一定程度的方向圖可重構(gòu)。整個(gè)頻帶內(nèi)匹配良好，上面的光控微波開關(guān)，此天線的諧振頻率可從 2.2GHz 變換到 2.7GHz 和 3.1GHz。一些文獻(xiàn)根據(jù)光敏半導(dǎo)體分層理論，提出了一種采用背面加光的光控微波開關(guān)結(jié)提高光控微波開關(guān)的性能，結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。使用了介電常數(shù)為 2.2、厚度為 1杰斯板材作為介質(zhì)基板和載流子濃度為 1015cm-3、尺寸為 1×1×0.28mm3的 N 型摻雜為光控微波開關(guān)，通過在微帶線中心位置的介質(zhì)基板上開孔，并使用一個(gè)塑料裝置定在基板下面，激光器通過光纖輸出激光從基板背面照射硅片進(jìn)而降低光控微波開損耗。整個(gè)光控微波開關(guān)在 8-9GHz 頻帶范圍內(nèi)的插入損耗為 2-3dB,開關(guān)隔離度在。在該文獻(xiàn)中，使用了同樣板材的介質(zhì)基板設(shè)計(jì)了一款尺寸為 25×25×1.6mm3的光重構(gòu)天線，此天線實(shí)物如圖 1.4 所示。天線的輻射貼片包含外圓和內(nèi)圓兩個(gè)金屬貼和外圓之間有 1mm 縫隙，該縫隙中的兩個(gè)硅片開關(guān)作為射頻開關(guān)。利用上述相同式，當(dāng)開關(guān)處于關(guān)狀態(tài)時(shí)，天線的諧振頻率為 18.4GHz；當(dāng)開關(guān)處于開狀態(tài)時(shí)，天頻率為 12.2GHz。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉起坤;邢鋒;張廣求;;一種新型雙陷波超寬帶天線設(shè)計(jì)[J];微波學(xué)報(bào);2011年01期

2 顧長(zhǎng)青;韓國(guó)棟;;Hilbert縫隙天線的頻率可重構(gòu)設(shè)計(jì)[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

3 劉明暉，毛秀華，胡正榮;共面波導(dǎo)型光控微波開關(guān)的研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào);1996年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉文堅(jiān);平面超寬帶天線及其陣列研究[D];華南理工大學(xué);2010年

2 魏文博;可重構(gòu)天線研究[D];西安電子科技大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 蘭立濤;光控微波開關(guān)及其在可重構(gòu)天線中的應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2013年

2 劉鵬舉;高隔離度光控微波開關(guān)的理論與技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2806197