【摘要】：信息傳遞各個環(huán)節(jié)隨著技術的發(fā)展與研究的加深而不斷地發(fā)展進步促進著通信技術的不斷發(fā)展。天線作為無線通信技術中的一個關鍵環(huán)節(jié),承擔著極其重要的角色。而為了滿足越來越嚴苛的通信技術標準,傳統(tǒng)的結構設計越來越難以得到突破,這種情況下我們需要將更多研究精力投入到新材料在天線的設計與制造中去。而液體天線的概念就是新材料在天線設計中的一個非常重要的研究方向。水作為日常生活中最常見的材料,在天線設計中具有極其獨特與優(yōu)越的特性,利用其具有的流動性實現天線在諸如頻率、方向圖、極化方式等方面的可重構特性。利用其較高的介電常數可以將其視為電壁的特性,將其作為傳統(tǒng)金屬貼片的理性替代。利用其具有的較高的介電常數,將其作為一種高介電常數介質諧振器,能夠有效地減小天線的物理尺寸。本論文主要以高介電常數的液體作為傳統(tǒng)天線中金屬貼片結構或者介質諧振器結構的替代材料設計天線,實現天線的小型化,可重構特性,在此目標基礎上進一步研究如何增加液體天線的帶寬,減小液體天線的介質損耗實現液體天線的高效率特性,具體工作如下:1、設計了一款寬帶高效率液體倒F型天線。利用高介電常數的介質在電磁場中等效為電壁這一物理屬性設計貼片天線,天線的輻射部分與短路部分都采用非金屬低介電常數的透明亞克力材料包裹純凈水構成,相比較傳統(tǒng)的金屬貼片天線,液體貼片天線具有更寬的帶寬,也克服了液體天線輻射效率低的弊端,同時,構建天線所使用的材料均為廉價易得的常見材料,天線的成本相比較傳統(tǒng)的金屬天線更為低廉。2、設計了一款應用于數字電視頻段的水介質加載頻率可重構E型貼片天線。通過在下層金屬上開縫改變天線的電流分布實現天線的雙模設計,在E型金屬貼片上方加載一個方形液態(tài)水的介質諧振器,通過改變液體水的高度,一方面可以影響E型金屬的兩個基礎模式,調節(jié)天線的匹配,另一方面可以在較高頻段產生新的介質諧振模式,實現天線頻率的可重構特性,能夠實現覆蓋數字電視的490-615MHz頻段。3、設計了一款寬帶高效率液體貼片天線。利用高介電常數的介質在電磁場中等效為電壁這一物理屬性設計貼片天線,將高介電常數的水作為貼片,與地板之間形成一個類似金屬腔體的環(huán)境,通過增加旋轉對稱結構引入新的新的模式,實現了天線的寬帶設計,天線能夠實現47%(2.02GHz-3.26GHz)的相對帶寬,并且具有較高介質損耗的水介質并未參與天線的輻射,所以有效的減小了能量損耗實現了高輻射效率的設計,天線帶寬內的輻射效率為78%-82%。
【圖文】：

導體天線一般被看作絕緣體，但是加入導電離子后就成為導體，這就使得液態(tài)在導體與絕緣體之間切換導電性。加入導電離子變?yōu)閷w后，液體的的特性，，成為天線設計中金屬輻射部分的有效替代。將導電的離子液設計中的構想始于 2005 年 Ewananovil Paraschakis 所在團隊設計的一他們首先提出了“離子液體天線”這一液體天線概念。天線的結構如圖基本模型為一個單極子天線，總體的設計思路是將導電海水作為單極代，在 SMA 探針的頂端加載金屬螺母和金屬圓盤作為饋電設計，饋一個由低介電常數的非導體 PVC 材料為容器包裹的海水單極子中，加了金屬部分在饋電設計中的使用，有效的解決了單純海水單極子天成的熱損耗較多，導致天線輻射效率低的問題。文章同時研究了液體單極子的直徑以及高度等因素對天線的帶寬和中心頻率的影響。

圖 1- 2 直徑 25mm 高度 40mm 濃度 35ppt 時天線的回波損耗圖 1- 3 直徑 25mm 高度 80mm 濃度 35ppt 時天線的回波損耗狀態(tài)下的天線性能，一個是在不加鹽水時，單純的率為 2GHz，天線的-10dB 工作帶寬只有約 500MH 時在加入鹽水濃度為 35ppt 之后，天線的中心頻率效的改善，能夠覆蓋 1GHz 左右的-10dB 工作帶寬 顯示的是直徑 25mm 高度 80mm 濃度 70ppt 時天線
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN826

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳文華,馮正和,陳方潞;一種小型折疊圓形貼片天線[J];微波學報;2004年02期

2 朱方明,林青春;新型電磁(光子)晶體貼片天線的研究進展[J];電波科學學報;2002年02期

3 平原;手機貼片天線[J];電子質量;1998年06期

4 周凱;劉志平;毛艷飛;孔璞萍;柯亮;;貼片天線傳感器平面二維應變測量方法研究[J];儀器儀表學報;2018年01期

5 馬漢清;姜興;;一種小型化寬帶貼片天線的設計[J];廣西科學院學報;2005年S1期

6 劉新紅;;同軸線饋電貼片天線設計[J];無線通信技術;2015年04期

7 季勝利;周德儉;;一種測高矩形貼片天線的高效設計與分析方法[J];火力與指揮控制;2011年02期

8 肖軍;李秀萍;齊紫航;朱華;馮魏巍;;基于0.13μm SiGe BiCMOS工藝的在片背腔貼片天線（英文）[J];紅外與毫米波學報;2019年03期

9 劉少輝;;一種K頻段基片集成波導背腔貼片天線設計[J];火控雷達技術;2018年03期

10 劉江;張文梅;韓麗萍;陳新偉;;小型雙頻圓極化貼片天線[J];測試技術學報;2017年04期

相關會議論文 前10條

1 張瑞;陳曦;傅光;;一種應用于5G通信的貼片天線[A];2018年全國微波毫米波會議論文集(下冊)[C];2018年

2 林必成;王光明;;基于超材料的新型小型化寬帶圓形貼片天線[A];2017年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2017年

3 蔡洋;錢祖平;張穎松;關東方;;一種新型的寬帶低仰角圓形貼片天線的研制[A];2013年全國微波毫米波會議論文集[C];2013年

4 鄧長江;李越;張志軍;馮正和;;雙頻雙向同旋圓極化貼片天線[A];2013年全國微波毫米波會議論文集[C];2013年

5 陳曦;任學施;崔鐵軍;;新型人工電磁材料微波透鏡增強貼片天線定向性的研究[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

6 賴定權;褚慶昕;;一種帶寬改進的圓極化垂直貼片天線[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（上冊）[C];2009年

7 李少博;李希;楊舒e

本文編號：2603835