隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展,射頻前端結(jié)構(gòu)的數(shù)量和復(fù)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(guān)注。天線與濾波器在無線通信系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色,兩者的尺寸大小、輻射效率和濾波效果會嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中,天線和濾波器往往是被單獨(dú)設(shè)計(jì)的,然后通過傳輸線或者其他方式將兩者進(jìn)行級聯(lián),這種方式會導(dǎo)致兩個(gè)器件之間的阻抗嚴(yán)重不匹配,而且無線通信系統(tǒng)射頻前端整體的結(jié)構(gòu)尺寸會很大,同時(shí)天線的損耗也會相應(yīng)的增大。為了克服這些問題,能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)輻射效果和濾波性能,且整體結(jié)構(gòu)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(guān)注。本文利用差分饋電技術(shù),結(jié)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(jìn)行了研究,所做的主要工作內(nèi)容由以下幾個(gè)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(shí)對微帶天線的理論知識進(jìn)行了系統(tǒng)的整理和闡述,結(jié)合5G移動通信頻段,設(shè)計(jì)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(chǔ)上,結(jié)合差分饋電技術(shù)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(shù),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(shí)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(chǔ)上將其改進(jìn)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(shí),天線采用差分饋電的形式,可實(shí)現(xiàn)較高的端口隔離度。4、最后,為了實(shí)現(xiàn)高增益的天線,將微帶濾波天線設(shè)計(jì)成了 1×4的陣列形式,形成一款新的陣列天線,結(jié)果表明天線陣列的增益提高,并且具有良好的濾波特性。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN822
【部分圖文】：

圖１．１文獻(xiàn)［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(yīng)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(jié)構(gòu)如圖１．３所示。圖１．３邋（ａ）為此款濾波天線的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出該款天線主逡逑要是從一個(gè)二階的巴特沃斯帶通濾波器演變而來，它將一個(gè)具有缺陷地結(jié)構(gòu)（ＤＧＳ）的扇形逡逑貼片當(dāng)做了該濾波器的第二階諧振器，以此讓濾波器同時(shí)具有輻射的功能。該扇形貼片天線逡逑被當(dāng)做輻射單元使用，同時(shí)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(jié)構(gòu)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(diǎn)，帶外抑制度大于丨４邋ｄＢ，實(shí)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(shí)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(xiàn)［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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(luò)上形成濾波結(jié)構(gòu)，貼片和發(fā)夾濾波器共用一個(gè)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(jìn)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(gè)諧振點(diǎn)，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(gè)輻射零逡逑點(diǎn)，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