隨著無線通信技術的迅速發(fā)展,射頻前端結構的數(shù)量和復雜度急劇增加,小型化、集成化、易加工等特性的多功能系統(tǒng)模塊受到了廣泛關注。天線與濾波器在無線通信系統(tǒng)中扮演著至關重要的角色,兩者的尺寸大小、輻射效率和濾波效果會嚴重影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在傳統(tǒng)的設計過程中,天線和濾波器往往是被單獨設計的,然后通過傳輸線或者其他方式將兩者進行級聯(lián),這種方式會導致兩個器件之間的阻抗嚴重不匹配,而且無線通信系統(tǒng)射頻前端整體的結構尺寸會很大,同時天線的損耗也會相應的增大。為了克服這些問題,能夠同時實現(xiàn)輻射效果和濾波性能,且整體結構簡單、緊湊、整體性能優(yōu)良的濾波天線的研究受到了廣泛關注。本文利用差分饋電技術,結合差分饋電天線低交叉極化、對稱且穩(wěn)定的方向圖特性,對寬帶微帶濾波天線進行了研究,所做的主要工作內(nèi)容由以下幾個方面組成:1、首先,介紹了濾波天線的研究意義以及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,同時對微帶天線的理論知識進行了系統(tǒng)的整理和闡述,結合5G移動通信頻段,設計了一款中心頻率為4.9 GHz的寬帶微帶濾波天線,相比較其他天線,此天線的增益較高,并且濾波效果也很明顯。2、其次,在前面工作的基礎上,結合差分饋電技術提出了一款新型差分饋電微帶濾波天線,由于采用了差分饋電技術,天線的輻射方向圖更加對稱,輻射方向圖對稱性及交叉極化得到明顯改善。3、接著考慮到雙極化天線在通信系統(tǒng)中可實現(xiàn)極化分集,增加通信容量的作用,所以又在差分濾波天線的基礎上將其改進成了雙極化的差分饋電寬帶微帶濾波天線,天線在水平極化和垂直極化方向上的帶寬和增益基本一致。同時,天線采用差分饋電的形式,可實現(xiàn)較高的端口隔離度。4、最后,為了實現(xiàn)高增益的天線,將微帶濾波天線設計成了 1×4的陣列形式,形成一款新的陣列天線,結果表明天線陣列的增益提高,并且具有良好的濾波特性。
【學位單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN822
【部分圖文】：

圖１．１文獻［１５］提出的濾波天線逡逑２００９年，ＪｉａｎｈｏｎｇＺｕｏ等人提出了另一種形式的級聯(lián)濾波天線［２Ｇ］，如圖１．２所示

逡逑２００９年，Ｘｉｎｗｅｎ邋Ｃｈｅｎ等人提出了一款應用在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的緊湊型濾波天線［２２］，逡逑結構如圖１．３所示。圖１．３邋（ａ）為此款濾波天線的結構示意圖，從圖中可以看出該款天線主逡逑要是從一個二階的巴特沃斯帶通濾波器演變而來，它將一個具有缺陷地結構（ＤＧＳ）的扇形逡逑貼片當做了該濾波器的第二階諧振器，以此讓濾波器同時具有輻射的功能。該扇形貼片天線逡逑被當做輻射單元使用，同時又是巴特沃斯濾波器中的第二階諧振器。從天線的整體的尺寸上逡逑來看，其結構明顯要比級聯(lián)的方式小的多。圖１．３邋（ｂ）為該款天線的參數(shù)和增益分析圖，逡逑從圖中可以看出，與傳統(tǒng)的天線相比，該濾波天線相對帶寬為１８．７％，通帶內(nèi)增益平坦，最逡逑大增益為２．３邋ｄＢｉ，在３．０邋ＧＨｚ附近存在輻射零點，帶外抑制度大于丨４邋ｄＢ，實現(xiàn)了濾波效果。逡逑圖１．３邋（ｃ）為該天線在頻率為２．４ＧＨｚ時的輻射方向圖，從圖中可以看到，天線Ｈ面交叉極逡逑化小于－２１邋ｄＢ。逡逑１４；邐１．５邐２．０邐Ｘ０逡逑２邐Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋（ＧＨｚ）逡逑⑷邐（ｂ）逡逑４逡逑

圖１．３文獻［２２］提出的濾波天線逡逑２０１５年，Ｃｈｉｍｘｕ邋Ｍａｏ等人提出了一款由帶通濾波器和貼片天線集成設計的耦合饋電微逡逑帶濾波天線［２６］，如圖１．４所示。圖１．４邋（ａ）為該款天線的結構圖，從圖中可以看出，將發(fā)夾逡逑濾波器放在天線的饋電網(wǎng)絡上形成濾波結構，貼片和發(fā)夾濾波器共用一個地板，接地板上的逡逑縫隙將饋電線上的電磁波耦合給上層的貼片，通過貼片進行輻射。這里可以通過修改接地板逡逑上的縫隙，包括縫隙的位置、尺寸以及形狀等，來調(diào)整天線的阻抗匹配，圖１．４邋（ｂ）為該天逡逑線的回波損耗曲線圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)在天線的工作頻帶內(nèi)有兩個諧振點，天線的中心頻率逡逑為２．４ＧＨｚ，相對工作帶寬為４．２％。圖Ｌ４邋（ｃ）為該天線的增益曲線圖，從圖中可以看出，逡逑與傳統(tǒng)的貼片天線相比，此款濾波天線帶內(nèi)增益平坦，最大增益為７．０邋ｄＢｉ，存在兩個輻射零逡逑點，帶外抑制度大于３７邋ｄＢ。逡逑；邐ｈ邐．里逡逑ｆｉｌｔｅｒ邐ｉ邐Ｚ逡逑＼邋／「＞逡逑——逡逑（ａ）逡逑５逡逑

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本文編號：2817287