在現(xiàn)今的信息時代,互聯(lián)網(wǎng)成為人們生活和工作的中心,而信息在互聯(lián)網(wǎng)的傳播幾乎依賴著無線電波的收發(fā)。天線作為無線電波的收發(fā)的重要器件,被廣大的研究者所研究設(shè)計以及應(yīng)用到各種各樣通信的場合。可重構(gòu)技術(shù)的提出與發(fā)展,給天線的設(shè)計提供了新方向和靈活性。一方面,除了PIN二極管和MENS開關(guān)管等傳統(tǒng)手段以外,越來越多的研究者采取許多新的材料:水、石墨烯、液晶、微波波段的油性液體材料等各種新的方式應(yīng)用在可重構(gòu)天線的領(lǐng)域;另一方面,一些新興的研究領(lǐng)域,如濾波天線,磁電偶極子等新的研究方向都逐漸采用了PIN二極管等方式實現(xiàn)工作頻率的可重構(gòu)特點�？芍貥�(gòu)技術(shù)越來越廣泛的設(shè)計和應(yīng)用高校的研究中以及各種微波器件天線的研究中,并將為通信器件的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。本論文中研究了液晶在可重構(gòu)天線領(lǐng)域的應(yīng)用和加工設(shè)計,還將可重構(gòu)技術(shù)與濾波天線相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計,主要完成以下四個設(shè)計:1、在論文中的第二章中,本人研究了液晶材料的相關(guān)特性,與加壓之后液晶材料的介電常數(shù)變化特性,將其應(yīng)用在所設(shè)計的液晶移相器中,并采用新的設(shè)計方式進(jìn)行液晶材料的封裝。所設(shè)計的液晶移相器,其工作頻帶為12GHz~14.5GHz,傳輸損耗不大于-1.5dB。在實驗過程中,采用了美國INSTEC公司的液晶LC-BYIPS-P01、國產(chǎn)八億公司的液晶戊基聯(lián)苯腈和德國Merck的液晶MLC-6876-000進(jìn)行實驗測量。2、在論文中的第三章上,本人將移相器彎曲之后與縫隙天線相結(jié)合并組成陣列,利用液晶材料能夠改變移相器相位的特性,通過加載不同的電壓來改變相鄰單元的相位差,從而改變波束掃描角度。此外,還采用低溫烘焙陶瓷技術(shù)(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)與天線相結(jié)合,減少了基板的損耗,并進(jìn)一步增加模型的集成度。所設(shè)計的應(yīng)用液晶材料的波束掃描縫隙天線的工作頻段為14.3GHz~15.8GHz,且隨著對偏置電壓的改變,相鄰單元的介電常數(shù)差值??_r由正到負(fù),天線的最大波束方向從-20°到20°之間掃描。3、在論文的第四章上,首先,本人在濾波八木天線的基礎(chǔ),采用帶狀線饋電的方式提高了天線的增益,然后將濾波八木天線集成了邊緣滾降度快的帶狀線低通濾波器,實現(xiàn)了寬帶外抑制的特性。該集成帶狀線濾波器的八木天線工作在2.25GHz~2.55GHz頻段。在此頻段內(nèi),增益的范圍為5dBi~8dBi。在帶外頻段,天線增益的邊緣選擇性高,從2.55GHz(8dBi)快速下降到2.8GHz(-20dBi),抑制范圍為4GHz~12GHz。4、在論文的第四章上,最后在進(jìn)一步研究相關(guān)濾波結(jié)構(gòu)的理論,在原始八木天線的同樣面積大小的基礎(chǔ)上,集成各種濾波結(jié)構(gòu)(DGS結(jié)構(gòu),SIR阻抗匹配結(jié)構(gòu),平行耦合線結(jié)構(gòu)等)來拓寬帶外抑制的頻帶。該最終所設(shè)計的頻率可重構(gòu)的濾波八木天線工作在2.3GHz~3.1GHz(PIN二極管導(dǎo)通)和3.3GHz~3.9GHz(PIN二極管斷開),帶內(nèi)增益為4dBi~7dBi,帶外4GHz~18GHz頻段平均增益低于-10dBi以下,與主增益相差-17dB。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN820
【部分圖文】：

（a）無線衛(wèi)星中的天線 （b）iphone 手機(jī)天線 (c) 無線路由器天線圖1.1 天線的應(yīng)用天線性能的好壞對于傳播的距離、覆蓋的范圍和相鄰頻率干擾的隔絕有著一定重要的影響作用。在射頻前端的接收系統(tǒng)內(nèi)，天線會自動收集自由空間中某個頻段的電磁波，將微弱的空間波轉(zhuǎn)化成交流電，然后經(jīng)過濾波器濾除不需要的頻率，然后經(jīng)過低噪放大器增強微弱的電流，接著經(jīng)過混頻將高頻信號轉(zhuǎn)換成中頻信號，最后中頻放大濾波之后輸出帶有信息編碼的中頻電流。射頻前端系統(tǒng)如圖 1.2 所示。LNA天線濾波本振功放濾波 放大天線本振濾波放大上變頻下變頻編碼數(shù)據(jù)流編碼數(shù)據(jù)流圖1.2 射頻前端系統(tǒng)構(gòu)架天線的發(fā)展經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜[1]-[2]，由體積大獨立到微型集成的過程：（1）從19 世紀(jì)末期提出到 20 世紀(jì)末期，用金屬桿作為偶極子的線天線作為主流的設(shè)計方向；（2）從 1930 提出了面天線的概念，到 1950 末期面天線成為一種成熟的設(shè)備產(chǎn)品；（3）1950 年代到現(xiàn)在，各種各樣天線的設(shè)計，立體復(fù)雜的天線陸續(xù)出?

基于液晶的相控掃描天線

基于PIN二

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本文編號：2812584