本文關(guān)鍵詞：寬帶、高增益介質(zhì)諧振天線研究

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【摘要】：微帶貼片天線和介質(zhì)諧振天線（Dielectric Resonator Antenna，DRA）是適合現(xiàn)代無(wú)線通信發(fā)展的兩種小型天線，它們的主要優(yōu)點(diǎn)為體積小、重量輕、成本低、輻射效率高、饋電容易等。隨著通信系統(tǒng)載頻的升高，金屬天線的導(dǎo)體損耗會(huì)增大，效率會(huì)變低。而介質(zhì)諧振天線的導(dǎo)體損耗可以被忽略，并且其材料的介質(zhì)損耗可以非常低，因此DRA很適合用于毫米波波段。盡管對(duì)DRA的研究開始于毫米波應(yīng)用，其應(yīng)用頻段已擴(kuò)展到較低頻段。此外，與二維結(jié)構(gòu)的貼片天線以及一維的單極天線相比，三維結(jié)構(gòu)的DRA有更多自由度，這使得DRA的設(shè)計(jì)更加靈活。 本文重點(diǎn)對(duì)DRA在方向圖可重構(gòu)、多頻、寬帶高增益、認(rèn)知無(wú)線電等應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。本文緊密結(jié)合DRA的多模特性，分析了圓柱DRA高次模的輻射特性，并根據(jù)其高次模設(shè)計(jì)了高增益、方向圖可重構(gòu)、多頻段天線；針對(duì)現(xiàn)有高增益DRA帶寬較窄問(wèn)題，研究了如何實(shí)現(xiàn)寬帶高增益的DRA；根據(jù)DRA多模工作時(shí)的寬帶特性，對(duì)DRA在寬帶通信中的應(yīng)用做了研究。論文取得的主要研究成果為： 1.詳細(xì)分析了圓柱形DRA的輻射模式，對(duì)利用圓柱DRA的高次模提高其增益做了研究；研究了不同高次模的激勵(lì)方法和不同高次模的輻射方向圖，并根據(jù)DRA的高次模設(shè)計(jì)了方向圖可重構(gòu)天線；基于圓柱形DRA的高次模，通過(guò)引入環(huán)形貼片，設(shè)計(jì)了一個(gè)雙頻段DRA,再結(jié)合金屬套筒本身的諧振，設(shè)計(jì)了一個(gè)三頻段高增益DRA。 2.對(duì)同時(shí)提高圓柱形DRA的增益和帶寬進(jìn)行了深入的研究：利用環(huán)形貼片TM12模的高增益特性提高了圓柱DRA的增益，研究了雙環(huán)、三環(huán)貼片結(jié)構(gòu)以及金屬套筒對(duì)天線增益和帶寬的影響，并以此為理論依據(jù)設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶高增益DRA；對(duì)一個(gè)EBG結(jié)構(gòu)的高增益DRA進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)一步提高了其增益和帶寬；分析了堆疊結(jié)構(gòu)DRA帶寬增大和增益提高的原理，給出了設(shè)計(jì)堆疊結(jié)構(gòu)寬帶高增益DRA的設(shè)計(jì)流程，利用堆疊圓柱DRA的高次模和圓柱金屬腔的諧振模，設(shè)計(jì)出了一個(gè)寬帶高增益DRA，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的可行性與有效性。 3.提出了利用介質(zhì)諧振天線多模工作時(shí)的寬帶特性以及單模工作時(shí)的窄帶特性設(shè)計(jì)寬帶集成窄帶DRA的方法，并對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究了如何降低在有限的空間里集成兩個(gè)天線時(shí)兩個(gè)天線之間的互耦。提出了將平面單極子的輻射貼片作為另一個(gè)縫隙饋電的DRA的地板的天線集成方法，使集成天線的結(jié)構(gòu)更加緊湊。 4.研究了豎直貼片激勵(lì)的寬帶矩形DRA，基于該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶集成窄帶天線，并重點(diǎn)對(duì)該集成天線兩個(gè)端口的隔離問(wèn)題做了研究，提出了通過(guò)引入兩個(gè)短路貼片以降低端口之間互耦的方法，該天線能用于認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)。 5.研究了寬帶通信中的干擾抑制問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一個(gè)用于寬帶通信的寬帶阻帶天線。該天線通過(guò)一組對(duì)稱的短路貼片和饋電貼片上的縫隙形成所需的阻帶，與其它寬帶阻帶DRA相比，，該天線具有較高的阻帶駐波比。
【關(guān)鍵詞】：介質(zhì)諧振天線 高次模 寬帶高增益 認(rèn)知無(wú)線電
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN822
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.3 本文的主要研究工作和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)20-21
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排21-24
• 第二章 介質(zhì)諧振天線基本理論24-40
• 2.1 介質(zhì)波導(dǎo)及介質(zhì)諧振器的工作原理24-25
• 2.1.1 介質(zhì)波導(dǎo)24-25
• 2.1.2 介質(zhì)諧振器25
• 2.2 圓柱形介質(zhì)波導(dǎo)及圓柱形介質(zhì)諧振天線25-34
• 2.2.1 圓柱形介質(zhì)波導(dǎo)[189]25-27
• 2.2.2 圓柱形介質(zhì)諧振天線27-34
• 2.3 矩形介質(zhì)波導(dǎo)及矩形介質(zhì)諧振天線34-39
• 2.3.1 矩形介質(zhì)波導(dǎo)模型34-35
• 2.3.2 矩形介質(zhì)諧振天線35-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 高次模圓柱形介質(zhì)諧振天線40-56
• 3.1 圓柱形介質(zhì)諧振天線的基礎(chǔ)模40-42
• 3.2 高次模高增益圓柱形介質(zhì)諧振天線42-45
• 3.3 方向圖可重構(gòu)圓柱介質(zhì)諧振天線45-49
• 3.3.1 EH32δ模的輻射特性46-47
• 3.3.2 兩端口方向圖可重構(gòu) DRA47-49
• 3.4 三頻段圓柱高增益 DRA49-55
• 3.4.1 雙頻段 DRA49-51
• 3.4.2 三頻段高增益 DRA51-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第四章 寬帶高增益圓柱形介質(zhì)諧振天線56-80
• 4.1 引入圓環(huán)貼片結(jié)構(gòu)的寬帶高增益介質(zhì)諧振天線56-68
• 4.1.1 單環(huán)高增益介質(zhì)諧振天線57-59
• 4.1.2 雙環(huán)高增益介質(zhì)諧振天線59-62
• 4.1.3 三環(huán)高增益 DRA62-65
• 4.1.4 EBG 結(jié)構(gòu)寬帶高增益介質(zhì)諧振天線65-68
• 4.2 堆疊式寬帶高增益 DRA68-78
• 4.2.1 天線設(shè)計(jì)及理論依據(jù)68-72
• 4.2.2 仿真結(jié)果及其驗(yàn)證72-75
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果75-77
• 4.2.4 與已有參考文獻(xiàn)中的高增益天線性能對(duì)比77-78
• 4.3 本章小結(jié)78-80
• 第五章 平面單極子饋電寬帶集成窄帶介質(zhì)諧振天線80-96
• 5.1 平面單極子饋電的寬帶集成窄帶矩形 DRA80-86
• 5.1.1 寬帶 DRA 設(shè)計(jì)80-81
• 5.1.2 寬帶集成窄帶 DRA 設(shè)計(jì)81-83
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果83-86
• 5.2 寬帶平面單極子集成窄帶圓柱 DRA86-94
• 5.2.1 寬帶單極子設(shè)計(jì)86-87
• 5.2.2 寬帶集成窄帶 DRA 設(shè)計(jì)87-88
• 5.2.3 寬帶集成雙頻帶窄帶 DRA 設(shè)計(jì)88-89
• 5.2.4 寬帶集成雙模雙頻帶窄帶 DRA 設(shè)計(jì)89-94
• 5.3 本章小結(jié)94-96
• 第六章 垂直單極子饋電寬帶介質(zhì)諧振天線96-114
• 6.1 垂直單極子饋電的寬帶集成窄帶矩形 DRA96-108
• 6.1.1 寬帶 DRA 設(shè)計(jì)96-98
• 6.1.2 寬帶集成窄帶 DRA 設(shè)計(jì)98-99
• 6.1.3 端口之間的互耦降低99-103
• 6.1.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試103-108
• 6.2 垂直單極子饋電的寬帶阻帶矩形 DRA108-113
• 6.3 本章小結(jié)113-114
• 第七章 總結(jié)114-116
• 參考文獻(xiàn)116-136
• 致謝136-138
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況138-141

【共引文獻(xiàn)】

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1 張艷梅;王s

本文編號(hào)：1086571