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(wú)線(xiàn)通信的重要性日益彰顯。天線(xiàn)作為收發(fā)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的核心器件之一,其性能的好壞將直接決定無(wú)線(xiàn)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(xiàn)已經(jīng)難以滿(mǎn)足新形勢(shì)下的設(shè)計(jì)要求�？芍貥�(gòu)天線(xiàn)因其在一個(gè)天線(xiàn)口徑中實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線(xiàn)的功能,在減小系統(tǒng)體積的同時(shí)能改善系統(tǒng)間的電磁兼容性,而成為當(dāng)前天線(xiàn)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文主要對(duì)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(xiàn)做了一些探索,并提出了三種可重構(gòu)天線(xiàn)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(xiàn)。通過(guò)調(diào)整PIN二極管的狀態(tài)可以改變縫隙的長(zhǎng)度,使天線(xiàn)的諧振頻率發(fā)生改變。仿真結(jié)果表明,天線(xiàn)可以分別在2.4GHz、3.5GHz和5.8GHz三個(gè)頻段進(jìn)行工作模式的切換,并且在頻率調(diào)諧的同時(shí)方向圖保持穩(wěn)定。其次,設(shè)計(jì)了一種地板開(kāi)凹字形槽的方向圖可重構(gòu)貼片天線(xiàn)。該天線(xiàn)是在矩形貼片天線(xiàn)的基礎(chǔ)上,將四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的凹字形槽刻蝕在地板的四周,并且在每個(gè)槽上加載了一對(duì)PIN二極管開(kāi)關(guān),通過(guò)控制這些開(kāi)關(guān)可以使天線(xiàn)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(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(xiàn)，它們都是利用縫隙上安置的PIN二極管來(lái)改變輻射縫隙的諧振長(zhǎng)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(xiàn)，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(gè)PIN二極管開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)全部導(dǎo)通時(shí)，天線(xiàn)工作在微帶貼片模式，中心頻率為3.59GHz。當(dāng)開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)時(shí)，貼片作為饋電網(wǎng)絡(luò)為縫隙饋電，此時(shí)作為縫隙天線(xiàn)工作。利用這些開(kāi)關(guān)的通斷可以改變縫隙的長(zhǎng)度，使輻射縫隙的諧振長(zhǎng)度產(chǎn)生變化，從而使天線(xiàn)產(chǎn)生不同的諧振點(diǎn)，縫隙天線(xiàn)模式下的中心頻率介于1.98GHz和3.41GHz之間。最終天線(xiàn)能夠在1.98-3.59GHz之間的9個(gè)不同頻段進(jìn)行頻率切換。圖1.2頻率可調(diào)諧縫隙天線(xiàn)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(xiàn)。作者在縫隙環(huán)兩側(cè)各開(kāi)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(jí)管，如圖1.3所示。利用這些開(kāi)關(guān)可以調(diào)節(jié)縫隙的長(zhǎng)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(xiàn)能夠穩(wěn)定工作在DSC-18001.71-1.88GHz)，PCS-19001880-1900GHz)和UMTS1.92-2.17GHz)三個(gè)頻段，并且由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，方向圖幾乎不發(fā)生改變，非常適合在移動(dòng)通信領(lǐng)域使用。圖1.3頻率可調(diào)縫隙天線(xiàn)

天線(xiàn)第二種是方向圖可變，其他參數(shù)特性不變的天線(xiàn)。這類(lèi)天線(xiàn)的工作特點(diǎn)是可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地改變主輻射方向，從而避開(kāi)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(xiàn)口徑中加載電子開(kāi)關(guān)或可變電容來(lái)改變場(chǎng)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(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)方向圖可重構(gòu)的微帶天線(xiàn)，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)單轉(zhuǎn)角的矩形螺旋環(huán)，長(zhǎng)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(chǎng)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(gè)MEMS開(kāi)關(guān)，如圖1.4a)所示。當(dāng)switch1關(guān)閉switch2打開(kāi)時(shí)，天線(xiàn)工作在端射模式；當(dāng)switch1打開(kāi)switch2關(guān)閉時(shí)，天線(xiàn)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(xiàn)，如圖1.4b)所示。作者在柔性介質(zhì)基板上分別印刷了一個(gè)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(gè)PIN二級(jí)管開(kāi)關(guān)，通過(guò)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(xiàn)b)用于手環(huán)的柔性天線(xiàn)圖1.4主輻射貼片加載開(kāi)關(guān)的方向圖可重構(gòu)天線(xiàn)另一種方法是利用八木天線(xiàn)原理[33-34]，如圖1.5是一個(gè)最簡(jiǎn)單的八木天線(xiàn)陣列。從圖中可以看到三個(gè)陣子的長(zhǎng)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(lì)陣子2，兩者輻射所形成的疊加場(chǎng)偏向陣子1，此時(shí)陣子1對(duì)主輻射波束起引向作用；陣子3的電流相位超前于激勵(lì)陣子2，兩者輻射所形成的疊加場(chǎng)偏向激勵(lì)陣子2，此時(shí)陣子3對(duì)主輻射波束起反射作用。利用不同陣子對(duì)激勵(lì)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(xiàn)則是在主輻射單元的周?chē)胖枚鄠�(gè)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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