第五代移動(dòng)通信需要傳輸1Gb/s-1OGb/s的數(shù)據(jù)速率,所需頻帶達(dá)到1GHz以上,對于如此寬的頻帶資源,在目前6GHz以下的無線電頻率資源日趨匱乏的情形下,顯然無法滿足。如果將光纖通信幾乎無限的頻帶資源這種優(yōu)勢與無線通信的需求及應(yīng)用方式結(jié)合起來,研制光子天線可以解決上述帶寬和頻譜資源的供需矛盾。本文的主要工作內(nèi)容總結(jié)如下:(1)提出了光子天線的結(jié)構(gòu)模型及實(shí)現(xiàn)方式,設(shè)計(jì)了一種4單元微帶矩形天線陣列,饋電網(wǎng)絡(luò)采用具有入/4阻抗匹配枝節(jié)設(shè)計(jì)的多級(jí)T型結(jié)功率分配器。利用三維電磁場仿真軟件Ansoft HFSS對該天線陣模型的搭建和優(yōu)化進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明,天線陣阻抗帶寬(S11≤10dB)可以達(dá)到0.8GHz,在帶寬內(nèi)最大增益為13.3dBi。在電磁暗室進(jìn)行測量,實(shí)測增益可以達(dá)到9.15dBi。(2)提出并設(shè)計(jì)了基于光子天線的系統(tǒng)測試與驗(yàn)證模型,對系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)和搭建進(jìn)行了詳細(xì)的分析和說明。采用外部光外差法產(chǎn)生所需的高頻信號(hào),將所設(shè)計(jì)的天線應(yīng)用到光子系統(tǒng)中,使用光通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)Optisystem對系統(tǒng)進(jìn)行搭建和仿真。對天線加工并進(jìn)行了系統(tǒng)測試,光子天線的實(shí)測增益為12.49dBi。光子天線可以實(shí)現(xiàn)光波到微波、毫米波、甚至太赫茲波的直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)過仿真和實(shí)驗(yàn)測試,結(jié)果表明,測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。該天線性能良好,可廣泛應(yīng)用在未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN828.6
【部分圖文】：

Ｂｕｓｉｎｅｓｓ?Ｍａｃｈｉｎｅｓ?Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，國際商業(yè)機(jī)器公司）首先提出了將該技術(shù)應(yīng)用到??多功能光學(xué)系統(tǒng)在微型芯片上的集成過程中ｎ５］。??ＩＢＭ公司對未來的硅基光電子集成芯片提出設(shè)想的結(jié)構(gòu)。如圖１－２所示，首??３??

??＿?ｙ??圖１－１光學(xué)相控陣?yán)走_(dá)示意圖？??在民用方面，可以替代現(xiàn)有的２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。目前使??用的６ＧＨｚ以下的頻譜資源日益緊張，已經(jīng)不能滿足第五代移動(dòng)通信所需的傳輸??速率。由于高頻的電磁波在空氣中傳輸損耗較大，６ＧＨｚ以上還有巨大的高頻資??源空閑，隨著低噪聲放大器（ＬＮＡ）、功率放大器、混頻器、上變頻器、檢波器、??調(diào)制器、壓控振蕩器（ＶＣＯ）、移相器、開關(guān)、ＭＭＩＣ收發(fā)前端，發(fā)射／接收（Ｔ／Ｒ）??組件（收發(fā)系統(tǒng)）等放大技術(shù)和信號(hào)處理的技術(shù)進(jìn)步，該頻段集成電路技術(shù)的飛??速發(fā)展為其普及、應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，高頻電磁波己經(jīng)越來越受到各個(gè)生產(chǎn)廠商的??青睞Ｄ卜丨４］。??１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??隨著硅基光電子技術(shù)的快速發(fā)展

為２０ＧＨｚ，掃描頻率范圍為１８ＧＨｚ－２２ＧＨｚ，頻率步長為０．１ＧＨｚ。??天線方向圖，又叫輻射方向圖，定義為在離天線一定距離的位置，輻射場的??相對場強(qiáng)隨方向變化的圖形。如圖３－７所示為陣列天線仿真結(jié)果的三維方向圖。??由圖可知，Ｚ軸方向上集中了陣列天線的大部分輻射能量。由于每個(gè)陣列單元的??最大輻射能量相同，而且都是沿Ｚ軸方向。本文所設(shè)計(jì)的４元均勻直線陣列是并??２７??
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本文編號(hào)：2857019