本文關(guān)鍵詞：毫米波平面天線設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著移動網(wǎng)絡(luò)多媒體的快速發(fā)展,人們對終端間的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高,現(xiàn)有的無線通信技術(shù)受其頻率與帶寬等限制已經(jīng)無法滿足需求。而毫米波60GHz頻段因其具有豐富的頻譜資源并且具有Gbps以上的通信速度而成為近年來的研究熱點,各國紛紛制定了用于60GHz頻段的標準,中國更是推出了包含45GHz和60GHz兩個頻段的IEEE 802.11aj(Q-LINKPAN)標準。天線作為毫米波通信系統(tǒng)發(fā)射機后端與接收機前端的重要組件,一直以來都是研究的重點與熱點。在目前對于毫米波頻段45GHz和60GHz天線的研究中,還有很多問題待解決。其中的兩個研究熱點,一個是基于硅基工藝的片上天線設(shè)計,由于毫米波頻段天線尺寸很小,可將采用硅基工藝的片上天線集成到同一工藝的無線收發(fā)系統(tǒng)芯片中,同時,未來新一代的毫米波無線通信技術(shù)可能是多個頻帶,而目前對于片上天線的報導中多為單頻設(shè)計,對多頻片上天線的研究還比較缺乏;另一方面,基于PCB或者LTCC工藝的高增益天線設(shè)計也是需要重點研究的問題,這是因為60GHz頻段處于大氣對于電磁波的吸收峰值,導致電磁波空間傳播損耗大,只能夠覆蓋很小的區(qū)域,而目前60GHz功率放大器很難做到比較大的輸出功率,設(shè)計高增益天線是提高信號傳播距離行之有效的方法,這使得60GHz高增益天線的設(shè)計成了一個熱門方向,而當前60GHz的高增益天線通常具有復雜的多層結(jié)構(gòu),這使得它不僅加工制作困難,而且成本昂貴,不便于實際應用。綜上,本文在這兩個方向分別進行探索,主要研究內(nèi)容如下:1、基于硅基工藝設(shè)計并實現(xiàn)了四款片上天線,其中兩款為45GHz和60GHz單頻天線,天線分別為三角形和U形結(jié)構(gòu),測試結(jié)果表明,其工作頻帶分別覆蓋40-47GHz和57-64GHz頻帶,其峰值增益分別達到了-5.5dBi和-2.58dBi,同時對于此類片上天線的測試系統(tǒng)進行了詳細介紹;另外兩款為45GHz60GHz雙頻天線,同時覆蓋45GHz和60GHz頻段,仿真結(jié)果顯示其在45GHz的增益分別達到了1.8dBi和1.65dBi,在60GHz為1.82dBi和2.64dBi。2、基于傳統(tǒng)的PCB加工工藝設(shè)計了四款60GHz高增益天線。四款天線全部采用單層介質(zhì)板平面設(shè)計并且沒有過孔,這使得其與現(xiàn)在報道的多層復雜結(jié)構(gòu)的天線相比具加工簡單、成本低廉等特點。第一款天線是具有副瓣抑制結(jié)構(gòu)的漸變錐形縫隙天線,副瓣電平在-15dB以下,最大增益達到10.5dBi。第二款是具有風扇形拋物線反射陣列的高增益天線。天線的圓形是一個蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)的偶極天線。通過風扇形拋物線反射陣列,翅膀形對稱反射枝節(jié)和“Ⅱ”形單元線性陣列加入三種結(jié)構(gòu),天線的輻射特性發(fā)生改變,變成了一個高增益定向天線。該天線的測試增益最大達到了10.9dBi。第三款和第四款分別設(shè)計了4×4和8×8微帶天線陣列,最大增益分別達到了18.85dBi和20.9dBi。
【關(guān)鍵詞】：60GHz 45GHz 片上天線 高增益天線 Q-LINKPAN
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 毫米波通信技術(shù)背景14-21
• 1.1.1 毫米波通信技術(shù)發(fā)展歷程14-17
• 1.1.2 毫米波通信技術(shù)的特點和優(yōu)勢17-21
• 1.2 毫米波天線的發(fā)展狀態(tài)21-25
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和意義25-26
• 第二章 毫米波平面天線設(shè)計的基本理論26-38
• 2.1 毫米波天線設(shè)計的基本參數(shù)26-30
• 2.2 天線的分析方法30-35
• 2.2.1 有限元方法31-32
• 2.2.2 時域有限差分法32-34
• 2.2.3 矩量法34-35
• 2.3 天線測量方法35-37
• 2.3.1 比較法測天線增益35-36
• 2.3.2 弗利斯傳輸公式法36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 基于硅基工藝的毫米波平面天線38-53
• 3.1 硅基工藝簡單介紹38-40
• 3.2 基于硅基工藝的單頻天線設(shè)計40-48
• 3.2.1 基于硅基工藝的 45GHz單頻天線設(shè)計41-45
• 3.2.2 基于硅基工藝的 60GHz單頻天線設(shè)計45-48
• 3.3 基于硅基工藝的雙頻毫米波天線設(shè)計48-52
• 3.3.1 基于硅基工藝的圓環(huán)結(jié)構(gòu)雙頻天線設(shè)計48-50
• 3.3.2 基于硅基工藝的三角形結(jié)構(gòu)雙頻天線設(shè)計50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于PCB工藝的毫米波高增益天線53-76
• 4.1 毫米波 60GHz平面高增益天線設(shè)計53-66
• 4.1.1 具有副瓣抑制特性的 60GHz平面高增益天線53-59
• 4.1.2 具有反射拋物陣列的新型高增益天線59-66
• 4.2 毫米波 60GHz微帶陣列天線設(shè)計66-75
• 4.2.1 60GHz 4×4 微帶陣列天線設(shè)計67-72
• 4.2.2 60GHz 8×8 微帶天線陣列設(shè)計72-75
• 4.3 本章小結(jié)75-76
• 第五章 全文總結(jié)與展望76-78
• 5.1 本文的主要工作和創(chuàng)新76-77
• 5.2 后續(xù)工作展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-85
• 攻碩期間取得的研究成果85-86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 洪偉;王海明;陳繼新;張念祖;楊廣琦;張彥;姜鑫;;超高速近遠程毫米波無線傳輸標準Q-LINKPAN研究進展[J];信息技術(shù)與標準化;2012年12期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曲利巖;電磁場有限元分析技術(shù)的研究和實現(xiàn)[D];浙江大學;2002年

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本文編號：814500