發(fā)布時(shí)間：2021-06-27 07:15

　　隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展,無線通信在日常生活和工作中起到重要作用,通信容量大小和質(zhì)量高低直接影響著用戶體驗(yàn)。寬帶技術(shù)作為可提升信道容量的重要手段受到廣泛關(guān)注和深入研究,而現(xiàn)代無線通信中對(duì)寬帶天線的工作帶寬、輻射特性與結(jié)構(gòu)尺寸都提出了很高的要求。本文從研究寬帶單天線出發(fā),拓展到寬帶多輸入多輸出天線（MIMO）及陣列天線,并與陷波/多頻/分集復(fù)用技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)出了一系列具有小型化特性的寬帶天線。此外,模分復(fù)用的軌道角動(dòng)量（OAM）天線作為無線通信領(lǐng)域中一個(gè)新的研究熱點(diǎn),在本文中也進(jìn)行了詳細(xì)的論述與研究。這兩部分內(nèi)容取得的成果包括以下幾點(diǎn):1.對(duì)小型化印刷寬帶多頻天線研究,設(shè)計(jì)了三款應(yīng)用于不同通信系統(tǒng)的寬帶天線。利用在半圓環(huán)輻射體上加載U型諧振器,能夠引入“新諧振點(diǎn)”與“并聯(lián)諧振”來間接和直接地產(chǎn)生阻帶,從而提出對(duì)5.2/5.8 GHz無線局域網(wǎng)（WLAN）和3.5/5.5 GHz全球微波互聯(lián)接入（WiMAX）頻段形成陷波特性的超寬帶（UWB）天線。便攜式終端常采用的環(huán)形或縫隙天線具有窄帶諧振特性,用其形成寬帶特性時(shí)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、交叉極化大、全向性不佳。針對(duì)此問題設(shè)計(jì)了一種采用平面準(zhǔn)自互補(bǔ)結(jié)... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

亨獻(xiàn)f241中的等角螺旅夭線

（2）天線尺寸按特定比例系數(shù)縮放后仍保持原來的形狀，如對(duì)數(shù)周期天線[27-28]，天線由若干個(gè)對(duì)稱振子組成，振子尺寸及之間的距離都按同一比例系數(shù)變化，當(dāng)工頻率的對(duì)數(shù)以周期性變化時(shí)，天線電性能基本保持不變。文獻(xiàn)[27]提出了一種小型的對(duì)數(shù)周期天線，其中的單元振子通過頂端加載實(shí)現(xiàn)了長度 20%的縮短，同時(shí)振子的饋線利用彎折線和梯形匹配節(jié)改善了阻抗特性，該天線能夠覆蓋 0.55～9GHz 的率范圍。如圖 1.2 所示，文獻(xiàn)[28]中在對(duì)數(shù)周期天線采用四臂圓面排布的形式，通在天線外延引入了一個(gè)耦合環(huán)，能夠改善表面電流分布并展寬阻抗帶寬。（3）采用自互補(bǔ)結(jié)構(gòu)[29-31]，該類天線一般由兩部分互補(bǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，通過平移和轉(zhuǎn)可以拼合成整個(gè)平面，研究表明在自由空間中，自互補(bǔ)天線的輸入阻抗近似為πΩ[29]，與其具體形狀和工作頻率無關(guān)。文獻(xiàn)[30]中天線采用了領(lǐng)結(jié)型自互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，通過共面波導(dǎo)（CPW）結(jié)構(gòu)饋電，形成了單面的超寬帶天線，工作帶寬為 8.43GH3.04～11.47 GHz）。文獻(xiàn)[31]的天線采用圓餅狀自互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，并在地板和輻射體上成了不同長度的電流路徑，實(shí)現(xiàn)了覆蓋 2240～2532 和 4615～6163 MHz 的寬帶雙特性。

多模/頻諧振技術(shù)還可以采用分形（Fractal）天線[46-49]實(shí)現(xiàn)。其中分形天常采用 Koch、Hilbert、Sierpinski 和 Cantor 等分形曲線，由于結(jié)構(gòu)的自相似性和填充性，天線中具有多個(gè)尺寸相似的諧振結(jié)構(gòu)，這些單元可以產(chǎn)生多個(gè)鄰近的諧點(diǎn)從而形成寬帶特性。如圖 1.6 所示，文獻(xiàn)[46]通過在波導(dǎo)的寬邊上蝕刻出十字形輻射縫隙，形成波導(dǎo)縫隙天線并能夠?qū)崿F(xiàn)超過 2GHz 的阻抗帶寬。文獻(xiàn)[47]中了具有分形輻射貼片的微帶天線，分形結(jié)構(gòu)采用三次迭代的八邊形結(jié)構(gòu)，該天線得到 5:1（10～50 GHz）的超寬帶性能。4. 阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)采用錐削狀或階梯狀阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)，能夠在不增大天線尺寸的同時(shí)，使得表面沿著圓滑的路徑流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)饋電點(diǎn)的輸入阻抗到自由空間阻抗的阻抗變換，從而寬帶匹配性能。漸變開槽天線是一種典型的采用漸變結(jié)構(gòu)的天線，在結(jié)構(gòu)上由一段一端很窄的端和另一端漸變形狀展開的槽線構(gòu)成。根據(jù)槽線的不同形狀，漸變開槽天線主要直線型[50-51]、階梯型[52-53]和指數(shù)型[54-57]等形式。文獻(xiàn)[50]設(shè)計(jì)了工作在 Ka 頻段

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]二次雷達(dá)天線小型化設(shè)計(jì)[J]. 唐寶富.  電子機(jī)械工程. 2006(06)
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[3]機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)小型化高速波控設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 馬莉.  現(xiàn)代雷達(dá). 2003(06)
[4]收發(fā)全數(shù)字波束形成相控陣?yán)走_(dá)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 吳曼青,王炎,靳學(xué)明.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2001(04)
[5]相控陣?yán)走_(dá)[J]. 黃正東,陳鳳至.  工科物理. 1995(01)

博士論文
[1]新一代無線通信系統(tǒng)中的MIMO信道建模與多天線設(shè)計(jì)研究[D]. 李忻.電子科技大學(xué) 2005

碩士論文
[1]緊湊型超寬帶MIMO天線的研究與設(shè)計(jì)[D]. 胡秀娟.電子科技大學(xué) 2016
[2]小型化超寬帶MIMO天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 賀爽.電子科技大學(xué) 2014



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