【摘要】：自從2002年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)批準(zhǔn)了 3.1-10.6 GHz作為無須執(zhí)照使用的UWB通信頻段,UWB通信逐漸成為當(dāng)前短距離通信的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。作為UWB通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件,UWB天線在整個(gè)系統(tǒng)中扮演著重要角色;UWB印刷天線由于具有平面結(jié)構(gòu)、小尺寸、低成本和易于集成等優(yōu)點(diǎn),能很好地滿足現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的需求,成為目前學(xué)術(shù)界的重要研究對(duì)象之一。本文著眼于UWB通信的實(shí)際應(yīng)用需求,面向汽車通信和便攜式終端應(yīng)用領(lǐng)域以及WLAN/LTE/UWB通信應(yīng)用,圍繞UWB印刷天線設(shè)計(jì)中現(xiàn)存的一些關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了探討和研究,所做的主要工作如下:1.面向汽車通信應(yīng)用領(lǐng)域,設(shè)計(jì)了一款集成藍(lán)牙、具有雙帶阻特性的UWB印刷天線。該天線采用微帶線饋電方式,由帶有階梯槽的地板、一個(gè)準(zhǔn)U型貼片和四個(gè)樁組成,整體尺寸為30×30mm2。通過在準(zhǔn)U型貼片上加載樁“Stub1”和“Stub2”實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙和UWB的組合,使該天線能支持更多的無線通信業(yè)務(wù);通過在準(zhǔn)U型貼片上加載樁“Stub3”和“Stub4”實(shí)現(xiàn)了WLAN低頻段(5.15-5.35 GHz)和高頻段(5.725-5.825 GHz)雙帶阻特性,使該天線能消除WLAN無線通信系統(tǒng)對(duì)UWB通信潛在的電磁干擾;此外,還分析了車載環(huán)境中天線安置環(huán)境對(duì)天線性能的影響,仿真結(jié)果表明該天線能很好地應(yīng)用于汽車通信系統(tǒng)中;最后,以該天線作為天線單元,設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于汽車通信的兩單元集成藍(lán)牙、具有雙帶阻特性的UWB MMO印刷天線。2.基于準(zhǔn)自互補(bǔ)結(jié)構(gòu)和半槽式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念,提出了一種準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)了一款兩單元準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式UWBMIMO印刷天線,該天線整體尺寸為22.8×18 mm2,工作帶寬為2.88-11.87 GHz。該準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式結(jié)構(gòu)由一個(gè)半橢圓形貼片和一個(gè)準(zhǔn)橢圓形的突出地板組成;仿真和測(cè)試結(jié)果表明該兩單元準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式UWB MIMO天線具有良好的定向輻射特性和寬頻段特性,半橢圓形貼片和準(zhǔn)橢圓形的突出地板都是天線的輻射單元;該兩單元準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式UWB MIMO天線結(jié)合了準(zhǔn)自互補(bǔ)UWB MIMO天線和半槽式UWB MIMO天線兩者的優(yōu)點(diǎn),在具有準(zhǔn)自互補(bǔ)UWB MIMO天線不需要額外的去耦合結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)天線單元之間良好的隔離度特性的同時(shí),還能保持與半槽式UWBMIMO天線基本相同的小尺寸。其次,分別分析和討論了便攜式終端設(shè)備中無USB插口的PCB母板和帶有USB插口的PCB母板對(duì)兩單元準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式UWB MIMO天線性能的影響,結(jié)果表明該天線可以很好地應(yīng)用于智能手機(jī)等便攜式終端設(shè)備中。最后,設(shè)計(jì)了一款四單元準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式UWB MIMO印刷天線并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了分析,進(jìn)一步探討了準(zhǔn)自互補(bǔ)半槽式結(jié)構(gòu)在UWB MIMO天線設(shè)計(jì)中的潛在應(yīng)用價(jià)值。3.采用半槽式結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的單極子天線半切技術(shù),設(shè)計(jì)了一款四單元WLAN/LTE/UWB MIMO印刷天線,整體尺寸為31×31mm2,工作帶寬為2-10.6 GHz。與兩單元MIMO天線相比,四單元MIMO天線可以大幅度地提高通信信道的質(zhì)量;該四單元WLAN/LTE/UWB MIMO天線的每個(gè)天線單元采用半槽式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由一個(gè)半橢圓形貼片和突出的地板組成,并按照逆時(shí)針順序正交排列,這使得該MIMO天線能保持小尺寸和寬頻段特性,并且天線單元之間具有良好的隔離度;采用改進(jìn)的單極子天線半切技術(shù),將初始的四單元半槽式MIMO天線中的橢圓形貼片沿著饋線的邊緣切去,展寬了該MIMO天線的最高工作頻段,從而滿足WLAN/LTE/UWB通信應(yīng)用對(duì)帶寬的需求;此外,該四單元WLAN/LTE/UWB MIMO天線的四個(gè)天線單元采用共地結(jié)構(gòu),滿足了 MIMO通信系統(tǒng)的實(shí)用性要求;測(cè)試和仿真結(jié)果表明該四單元WLAN/LTE/UWB MMO天線能很好地應(yīng)用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中。最后,分析了便攜式終端ABS塑料外殼對(duì)天線性能的影響。
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN820
【圖文】：

［Ｌｉ邋Ｌｊ逡逑：邋＇Ｗ逡逑＋３＿５邋？逡逑圖１．１文獻(xiàn)［２５］中的天線邐圖１．２文獻(xiàn)［２６］折技術(shù)逡逑術(shù)是指通過折疊天線的輻射枝節(jié)或饋線（ｆｅｅｄｉｎｇ邋ｌｉｎｅ）來減小天線的，在文獻(xiàn)［２８］中，通過將天線的輻射枝節(jié)折疊的方式，展寬了天線的工為３５ｘ３５邋ｍｍ２。在文獻(xiàn)［２９］中，通過將天線的微帶饋線彎折的方式，減少到／／２邋＝邋６．３５ｍｍ，從而減小了天線的尺寸，如圖１．４所術(shù)只是減少了天線的尺寸，并沒有縮短電流路徑。逡逑

在文獻(xiàn)［３４］和Ｐ５］中，分別設(shè)計(jì)了邋Ｔ型結(jié)構(gòu)單元和Ｕ型結(jié)構(gòu)單元的分形天線，分別如圖逡逑１．５和１．６所示。在文獻(xiàn)［３６］和［３７］中，分別設(shè)計(jì)了邋Ｋｏｃｈ分形以及Ｇｉｕｓｅｐｐｅ邋Ｐｅａｎｏ和Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉ逡逑分形組合結(jié)構(gòu)的天線，分別如圖１．７和１．８所示。逡逑＾邐Ｗｓｕｂ邐＾逡逑ｉｄ洰邐＾￣＾＝｜卜逡逑ＩＳ邐多邋＾邐Ｉ邐蜃邋Ｆｏｌｄｅｄ邋Ｔ－Ｓｈａｐｅｄ邋ｊ邋Ｕｎｉｔ－Ｃｅｌｌ邋蠢＋逡逑Ｗｉ邋＊■邋－邋Ｗｆ邋＊、Ｇａｐ逡逑圖１．５文獻(xiàn)［３４］中的天線逡逑４逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張德文;;曲折臂天線[J];電子對(duì)抗技術(shù);1989年01期

2 馬靜嫻;;天線:我們的電子眼和耳[J];火控雷達(dá)技術(shù);1989年02期

3 黃景熙;范治波;;錐削開槽天線的計(jì)算[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年01期

4 王美焰;李暢;胡峰;;一種輕量化天線單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械與電子;2018年01期

5 張沛軍;李雪帆;;天線單元間互耦對(duì)功率再分配的影響及相關(guān)問題[J];廣播與電視技術(shù);2007年06期

6 張延濤;;一種基于蝴蝶結(jié)型的天線單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電子質(zhì)量;2013年02期

7 蔣占軍;趙新勝;尤肖虎;;一種分布式無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中遠(yuǎn)端天線單元?jiǎng)討B(tài)選擇模型[J];電子與信息學(xué)報(bào);2007年02期

8 王朋;;某大型振動(dòng)試驗(yàn)工裝研究[J];電子機(jī)械工程;2016年05期

9 趙新勝;尤肖虎;朱定乾;;分布式無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中遠(yuǎn)端天線單元?jiǎng)討B(tài)選擇方法研究[J];電子與信息學(xué)報(bào);2006年12期

10 楊建良,張鈞,宋學(xué)誠(chéng);組合城墻式微帶天線單元輸入阻抗分析[J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);1993年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張高領(lǐng);劉淑芳;馮瑾;史小衛(wèi);;一種新型的緊耦合交織螺旋天線[A];2017年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（中冊(cè)）[C];2017年

2 孫保平;付納新;;某型雷達(dá)天線單元組件的檢驗(yàn)方法[A];2008年電子機(jī)械與微波結(jié)構(gòu)工藝學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

3 羅宇;;高次壓縮模式天線的研究[A];2019年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2019年

4 劉會(huì)來;王秉中;徐軍;;一種新型的電可調(diào)陣列反射天線單元的研究[A];2005'全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（第三冊(cè)）[C];2006年

5 崔倫;黎鋮;周俊娜;郭景麗;;一種用于5G手機(jī)的雙頻8端口MIMO天線[A];2018年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2018年

6 周江f;沈英達(dá);;一種U形Adcock測(cè)向天線[A];2017年全國(guó)天線年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2017年

7 王燦;葛悅禾;孫竹;;一種寬帶TD-LTE印制振子天線單元設(shè)計(jì)[A];2013年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2013年

8 王春華;李建輝;吳文平;王曉輝;張捷;劉超;;全網(wǎng)通高精度組合天線[A];衛(wèi)星導(dǎo)航定位與北斗系統(tǒng)應(yīng)用2018——深化北斗應(yīng)用 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[C];2018年

9 王劍;費(fèi)冬亮;張偉;梁廣;賀連星;;一種高增益高可靠性的星載數(shù)傳天線[A];2017年全國(guó)天線年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2017年

10 項(xiàng)尚;田貴宇;肖高標(biāo);毛軍發(fā);;基于廣義傳輸矩陣的天線單元等效模型研究[A];2013年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 中國(guó)信息通信研究院 劉罡 吳翔;5G關(guān)鍵技術(shù)——Massive MIMO測(cè)試方案[N];人民郵電;2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 黃河;移動(dòng)通信系統(tǒng)中終端天線和基站天線的研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

2 李田;通信智能天線與特定用途天線研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

3 張濤;毫米波封裝天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東南大學(xué);2017年

4 魏昆;基于缺陷地結(jié)構(gòu)的耦合抑制及圓極化天線設(shè)計(jì)[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

5 劉桂鳳;移動(dòng)通信系統(tǒng)中的終端及車載天線的研究與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2018年

6 連瑞娜;寬帶天線新技術(shù)及全雙工天線的研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

7 楊兵;小型超寬帶印刷天線研究與設(shè)計(jì)[D];華中師范大學(xué);2018年

8 肖軍;基于不同工藝的寬帶高增益毫米波太赫茲天線研究[D];北京郵電大學(xué);2019年

9 齊紫航;基于空腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的毫米波/太赫茲天線研究[D];北京郵電大學(xué);2019年

10 陸地群;基于混合結(jié)構(gòu)的多天線去耦合設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李輝;液晶可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)[D];蘭州大學(xué);2019年

2 鐘文杰;基于FPGA控制的極化和頻率可重構(gòu)天線[D];廈門大學(xué);2018年

3 尹佳佳;分布式天線D2D通信系統(tǒng)資源分配技術(shù)研究[D];深圳大學(xué);2018年

4 謝文鳳;高性能濾波天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2019年

5 王斕;光子天線的理論與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2019年

6 董s

本文編號(hào)：2727106