本文關鍵詞：三極化金屬過孔加載縫隙天線的研究

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【摘要】：多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output:MIMO)是提高頻譜利用率的一種有效技術,而極化MIMO作為MIMO技術的一種,具有空間利用率的特點,已被成功應用在微波、衛(wèi)星通信中。三極化天線是三極化MIMO系統(tǒng)的關鍵部件。尤其是基于共址三極化天線的三極化MIMO,可以獲得了相對于單極化系統(tǒng)三倍的系統(tǒng)容量,而且所占空間小。但共址三極化天線的小型化、隔離和交叉極化一直是難點,尤其是有體積限制要求的情況下。本文研究了三極化金屬過孔加載縫隙天線,本文的主要工作如下。(1)提出了一種金屬過孔加載的槽線傳輸線,該傳輸線在槽縫的兩側(cè)有兩排周期性金屬過孔,此金屬過孔可以減低槽線的特性阻抗和減低槽線主模的相速,為天線的小型化奠定基礎。(2)提出來一種金屬過孔加載雙頻帶縫隙天線。該天線組合了金屬過孔加載槽線和普通槽線,形成階躍阻抗縫隙天線,并在縫隙周圍導體面上加入了周期性的短截縫,不僅實現(xiàn)了天線的小型化,同時使得天線雙頻帶工作。研制的小型化金屬過孔加載雙頻帶縫隙天線,其實測的外框長寬分別為35mm和30mm,中心縫隙長寬分別為30mm和2mm。工作頻點分別為2.43GHz和4GHz,帶寬分別為114MHz和439MHz。各端口之間的隔離度最大值分別為-22dB和-27dB。此外,2.45GHz的E面的主極化與交叉極化差值大于12dB;4GHz的E面的主極化與交叉極化差值大于17dB。此小型化天線可以應用于對體積有限制的場景。(3)提出了微帶饋電的三極化共址金屬過孔加載縫隙天線,此三極化天線結(jié)構(gòu)對稱。仿真分析了金屬過孔位置、短截縫尺寸等參數(shù)對天線性能的影響,并在此基礎上優(yōu)化出了一組尺寸,設計制作了微帶饋電三極化共址金屬過孔加載縫隙天線,仿真和實測結(jié)果基本吻合,三極化天線的工作頻帶為2.432GHz-2.505GHz,帶寬為70MHz,天線各端口間的隔離度最大值為-25.1dB。在E面全向上,主極化與交叉極化的差值均大于13dB,單片天線的主極化與交叉極化的差值大于16.5dB。此天線在極化純度和隔離度要求較高的場景中比較適用,尤其是散射較為豐富的環(huán)境中的極化分集應用。上述天線的研制,擴展了多極化MIMO系統(tǒng)的可應用性。
【關鍵詞】：三極化 縫隙天線 金屬過孔加載 多輸入多輸出 小型化
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN823.24
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 多極化天線的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 縫隙天線的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 第二章 天線的基本原理18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 多極化天線的參數(shù)18-23
• 2.2.1 天線S參量18-19
• 2.2.2 線性偶極子天線19-23
• 2.3 縫隙天線的基本原理23-25
• 2.4 階躍阻抗諧振器25-27
• 2.4.1 均勻阻抗諧振器25
• 2.4.2 階躍阻抗諧振器25-27
• 2.5 金屬過孔加載(POST-WALL)槽線27-30
• 2.5.1 加載過孔的低阻抗槽線27-28
• 2.5.2 低阻抗槽線的特性阻抗28-29
• 2.5.3POST-WALL階躍阻抗槽線諧振器29-30
• 2.6 MIMO天線的互耦30-32
• 2.6.1 互耦概念30-31
• 2.6.2 天線的互耦對方向圖的影響31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第三章 微帶耦合饋電的縫隙天線33-53
• 3.1 引言33
• 3.2 縫隙天線33-37
• 3.2.1 縫隙天線的饋電33-34
• 3.2.2 縫隙天線單元結(jié)構(gòu)34-35
• 3.2.3 單元的S參數(shù)和方向圖35-37
• 3.2.4 縫隙天線的介質(zhì)37
• 3.3 金屬過孔加載縫隙天線37-40
• 3.3.1 短截縫縫隙天線37
• 3.3.2 金屬過孔縫隙天線的結(jié)構(gòu)37-39
• 3.3.3 金屬過孔縫隙天線實物圖39
• 3.3.4 金屬過孔縫隙天線單元的S參數(shù)和方向圖39-40
• 3.4 金屬過孔位置及短截縫對天線性能影響的分析40-48
• 3.4.1 金屬過孔的位置對天線性能的影響41-42
• 3.4.2 金屬過孔的周期和直徑對天線性能的影響42-44
• 3.4.3 短截縫的長度對天線性能的影響44-45
• 3.4.4 短截縫的周期對天線性能的影響45-47
• 3.4.5 短截縫的寬度與周期比對天線性能的影響47-48
• 3.5 小型化的雙頻帶金屬過孔加載縫隙天線48-51
• 3.5.1 小型化的雙頻帶金屬加載天線結(jié)構(gòu)48-49
• 3.5.2 小型化的雙頻帶金屬加載天線的實物圖49
• 3.5.3 小型化的雙頻帶天線單元的S參數(shù)和方向圖49-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 三極化縫隙天線53-62
• 4.1 引言53
• 4.2 三極化縫隙天線的結(jié)構(gòu)53-54
• 4.3 三極化縫隙天線的S參數(shù)和方向圖54-56
• 4.4 三極化金屬過孔縫隙天線的S參數(shù)和方向圖56-58
• 4.5 三極化雙頻帶天線的S參數(shù)和方向圖58-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 參考文獻64-67
• 附錄1 攻讀碩士學位期間申請的專利67-68
• 致謝68

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本文編號：577083