【摘要】：隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展,信息的傳遞變的非常快捷。在無(wú)線傳輸中,天線成為無(wú)線通信系統(tǒng)中不可或缺的一部分,性能的好壞將直接影響著整個(gè)系統(tǒng)。信息傳遞的過(guò)程中要求的高速率、大容量、低延遲,對(duì)于天線的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)天線提出的新要求,本文主要開(kāi)展了寬帶天線、多頻段天線、雙極化天線以及可重構(gòu)天線的研究。主要研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)部分:(1)基于耦合原理,設(shè)計(jì)了三款寬帶天線。第一款為寬帶全向天線,以平面微帶單極子天線為載體,通過(guò)加載兩片不同的寄生輻射貼片來(lái)調(diào)節(jié)天線的阻抗匹配,設(shè)計(jì)了寬帶全向天線,測(cè)試相對(duì)帶寬為69.3%(2.66-5.48 GHz,S11-10 dB)。第二款也為寬帶全向天線,通過(guò)直接在微帶饋線上加載周期性輻射單元而設(shè)計(jì)成。在滿足S11-10dB情況下,其測(cè)試的相對(duì)帶寬為61.1%(2.16-4.06 GHz),而且在工作帶寬內(nèi)天線具有穩(wěn)定的全向輻射特性。第三款為結(jié)合八木天線原理設(shè)計(jì)的寬帶定向天線。通過(guò)級(jí)聯(lián)三個(gè)反射器,設(shè)計(jì)了一款不需要引向器的寬帶準(zhǔn)八木天線,實(shí)現(xiàn)了天線的小型化,其測(cè)試的相對(duì)帶寬為83.8%(2.21-5.4 GHz),在有效的帶寬內(nèi)天線測(cè)試的輻射效率保持在32%以上。(2)基于多模式諧振原理,設(shè)計(jì)了三款不同應(yīng)用場(chǎng)景的天線。第一款天線基于TM20模式設(shè)計(jì)而成,其具有雙波束輻射特性。在5.8 GHz時(shí),測(cè)試天線的最大增益和輻射效率分別為6.11 dBi和71%。天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于集成,滿足現(xiàn)代智能無(wú)線通信系統(tǒng)需求。第二款天線基于TM02和TM12兩種模式協(xié)同工作而設(shè)計(jì)。在第一諧振頻點(diǎn)和第二諧振點(diǎn)處,輻射特性并不相同,分別呈現(xiàn)出雙向輻射特性和交叉雙向輻射特性。第三款多頻段天線的實(shí)現(xiàn)是基于貼片天線和縫隙天線多模協(xié)同工作產(chǎn)生的。(3)基于正交模式原理,設(shè)計(jì)了兩款天線。首先通過(guò)特征模理論分析矩形輻射貼片在4.5-6 GHz可以激發(fā)的諧振模式,然后利用所需的正交模式來(lái)設(shè)計(jì)天線。一款為雙極化天線,具有雙波束輻射特性。另外一款為雙功能的天線。在5.2 GHz和5.8 GHz時(shí),分別可以作為垂直極化天線和水平極化天線使用。兩款天線的體積均為66.4×65×1 mm3,單層介質(zhì)基板制作而成,共面波導(dǎo)饋電,具有易于集成,設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn),滿足無(wú)線通信系統(tǒng)需求。(4)基于輻射場(chǎng)原理,設(shè)計(jì)了兩款特定場(chǎng)景應(yīng)用的頻率可重構(gòu)天線。一款為頻率可重構(gòu)天線,具有雙向輻射特性,適合地下通道、地鐵隧道、礦井等狹長(zhǎng)區(qū)域環(huán)境中應(yīng)用。天線的尺寸為46×34.3×1 mm3,在三個(gè)諧振頻點(diǎn)(5.2 GHz、5.31 GHz和5.44 GHz)處,天線的仿真最大增益分別為3.49 dBi、3.06 dBi和2.47 dBi。另外一款為帶寬可重構(gòu)天線,具有全向輻射特性,覆蓋頻段可以從1.64-2.24 GHz變化到 1.65-2.68 GHz。
【圖文】：

方面介紹國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。逡逑（１）改變輻射單元擴(kuò)展帶寬逡逑如圖１－１邋（ａ）所示，文獻(xiàn)［１２］為一款共面波導(dǎo)饋電的寬帶單極子天線。當(dāng)在介逡逑質(zhì)基板的背面加載兩個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)時(shí)，天線－１０邋ｄＢ阻抗帶寬為３．８７－７．６３邋ＧＨｚ，逡逑相對(duì)帶寬為８０％。在文獻(xiàn)［１８］中設(shè)計(jì)了一款全金屬的單極子天線。通過(guò)在金屬輻逡逑射貼片兩側(cè)加載對(duì)稱兩個(gè)矩形金屬，天線的帶寬被擴(kuò)展，，－１０邋ｄＢ的阻抗帶寬為逡逑２．９－１６．７邋ＧＨｚ。在文獻(xiàn)［１９］里面，華南理工大學(xué)的褚慶昕教授和羅宇博士提出了逡逑２逡逑

方面介紹國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。逡逑（１）改變輻射單元擴(kuò)展帶寬逡逑如圖１－１邋（ａ）所示，文獻(xiàn)［１２］為一款共面波導(dǎo)饋電的寬帶單極子天線。當(dāng)在介逡逑質(zhì)基板的背面加載兩個(gè)開(kāi)口諧振環(huán)時(shí)，天線－１０邋ｄＢ阻抗帶寬為３．８７－７．６３邋ＧＨｚ，逡逑相對(duì)帶寬為８０％。在文獻(xiàn)［１８］中設(shè)計(jì)了一款全金屬的單極子天線。通過(guò)在金屬輻逡逑射貼片兩側(cè)加載對(duì)稱兩個(gè)矩形金屬，天線的帶寬被擴(kuò)展，－１０邋ｄＢ的阻抗帶寬為逡逑２．９－１６．７邋ＧＨｚ。在文獻(xiàn)［１９］里面，華南理工大學(xué)的褚慶昕教授和羅宇博士提出了逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN828

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本文編號(hào)：2595475