隨著5G技術(shù)的即將落地以及各種新型通信設(shè)備的涌現(xiàn),無線通信的重要性日益彰顯。天線作為收發(fā)無線信號的核心器件之一,其性能的好壞將直接決定無線通信系統(tǒng)的質(zhì)量和效率。當(dāng)前,各種電子設(shè)備之間的電磁干擾日益嚴(yán)重,傳統(tǒng)天線已經(jīng)難以滿足新形勢下的設(shè)計(jì)要求�？芍貥�(gòu)天線因其在一個天線口徑中實(shí)現(xiàn)多個天線的功能,在減小系統(tǒng)體積的同時能改善系統(tǒng)間的電磁兼容性,而成為當(dāng)前天線領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。本文主要對應(yīng)用于WLAN、WiMAX和WPAN范圍內(nèi)的頻率和方向圖可重構(gòu)天線做了一些探索,并提出了三種可重構(gòu)天線設(shè)計(jì)方案。首先,設(shè)計(jì)了一種頻率可重構(gòu)縫隙環(huán)天線。通過調(diào)整PIN二極管的狀態(tài)可以改變縫隙的長度,使天線的諧振頻率發(fā)生改變。仿真結(jié)果表明,天線可以分別在2.4GHz、3.5GHz和5.8GHz三個頻段進(jìn)行工作模式的切換,并且在頻率調(diào)諧的同時方向圖保持穩(wěn)定。其次,設(shè)計(jì)了一種地板開凹字形槽的方向圖可重構(gòu)貼片天線。該天線是在矩形貼片天線的基礎(chǔ)上,將四個結(jié)構(gòu)相同的凹字形槽刻蝕在地板的四周,并且在每個槽上加載了一對PIN二極管開關(guān),通過控制這些開關(guān)可以使天線在仰角和方位角平面獲得五種波束偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。仿真結(jié)果表明,反射系數(shù)小于-... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

頻率可調(diào)諧縫隙

第一章緒論3保持其他輻射特性如方向圖、極化方式的穩(wěn)定；文獻(xiàn)[26-28]中提出了幾種頻率可調(diào)諧的縫隙天線，它們都是利用縫隙上安置的PIN二極管來改變輻射縫隙的諧振長度，從而實(shí)現(xiàn)頻率的切換。MajidHA等人在文獻(xiàn)[29]中介紹了一種頻率可調(diào)諧微帶貼片轉(zhuǎn)縫隙天線，如圖1.2所示。從圖中可以看到作者在地板上挖了一條矩形窄縫并且在其中安置了五個PIN二極管開關(guān)。當(dāng)開關(guān)全部導(dǎo)通時，天線工作在微帶貼片模式，中心頻率為3.59GHz。當(dāng)開關(guān)全部斷開時，貼片作為饋電網(wǎng)絡(luò)為縫隙饋電，此時作為縫隙天線工作。利用這些開關(guān)的通斷可以改變縫隙的長度，使輻射縫隙的諧振長度產(chǎn)生變化，從而使天線產(chǎn)生不同的諧振點(diǎn)，縫隙天線模式下的中心頻率介于1.98GHz和3.41GHz之間。最終天線能夠在1.98-3.59GHz之間的9個不同頻段進(jìn)行頻率切換。圖1.2頻率可調(diào)諧縫隙天線結(jié)構(gòu)頂部和底部文獻(xiàn)[30]中介紹了一種頻率可調(diào)諧縫隙環(huán)天線。作者在縫隙環(huán)兩側(cè)各開了一條相同的矩形縫隙，并且在相鄰位置依次焊接了三組PIN二級管，如圖1.3所示。利用這些開關(guān)可以調(diào)節(jié)縫隙的長度，繼而使電流路徑發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)頻率的可調(diào)。該天線能夠穩(wěn)定工作在DSC-18001.71-1.88GHz)，PCS-19001880-1900GHz)和UMTS1.92-2.17GHz)三個頻段，并且由于結(jié)構(gòu)的對稱性，方向圖幾乎不發(fā)生改變，非常適合在移動通信領(lǐng)域使用。圖1.3頻率可調(diào)縫隙天線

天線第二種是方向圖可變，其他參數(shù)特性不變的天線。這類天線的工作特點(diǎn)是可以根據(jù)需要動態(tài)地改變主輻射方向，從而避開干擾源，提高通信質(zhì)量和效率。實(shí)現(xiàn)方向圖可重構(gòu)的基本方法有在天線口徑中加載電子開關(guān)或可變電容來改變場分布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主輻射波束的可調(diào)。G.H.Huff和J.T.Bernhard在文獻(xiàn)[31]中介紹了一種利用MEMS開關(guān)實(shí)現(xiàn)方向圖可重構(gòu)的微帶天線，其結(jié)構(gòu)是一個單轉(zhuǎn)角的矩形螺旋環(huán)，長度為81mm約等于2.5eff，采用同軸底潰為了改變輻射體的駐電場分布以實(shí)現(xiàn)方向圖可重構(gòu)，作者在金屬螺旋環(huán)上加載了兩個MEMS開關(guān)，如圖1.4a)所示。當(dāng)switch1關(guān)閉switch2打開時，天線工作在端射模式；當(dāng)switch1打開switch2關(guān)閉時，天線工作在邊射模式。LeeCM和JungCW在文獻(xiàn)[32]中介紹了一種用于手環(huán)的波束可調(diào)柔性天線，如圖1.4b)所示。作者在柔性介質(zhì)基板上分別印刷了一個單極子、一段環(huán)形枝節(jié)和一段折疊枝節(jié)。在單極子和環(huán)形枝節(jié)相交處放置了兩個PIN二級管開關(guān)，通過控制SW1和SW2的狀態(tài)以及調(diào)整折疊枝節(jié)的張角，可以改變主波束的方向。a)單轉(zhuǎn)角矩形螺旋環(huán)天線b)用于手環(huán)的柔性天線圖1.4主輻射貼片加載開關(guān)的方向圖可重構(gòu)天線另一種方法是利用八木天線原理[33-34]，如圖1.5是一個最簡單的八木天線陣列。從圖中可以看到三個陣子的長度各不相同，因此，它們各自的電流相位也不盡相同。陣子1的電流相位滯后于激勵陣子2，兩者輻射所形成的疊加場偏向陣子1，此時陣子1對主輻射波束起引向作用；陣子3的電流相位超前于激勵陣子2，兩者輻射所形成的疊加場偏向激勵陣子2，此時陣子3對主輻射波束起反射作用。利用不同陣子對激勵陣子的反射和引向效果，便可以實(shí)現(xiàn)主波束的偏轉(zhuǎn)。印刷八木天線則是在主輻射單元的周圍放置多個寄生單元，這些寄生單元的形狀與主輻射?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3137230