發(fā)布時間：2017-12-17 03:19

  本文關(guān)鍵詞：極化可重構(gòu)全向天線研究

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【摘要】：可重構(gòu)天線正成為下一代無線通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一,因而是目前天線理論與技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點;極化可重構(gòu)是可重構(gòu)天線的研究重點。由于全向天線無法實現(xiàn)方向圖重構(gòu),極化重構(gòu)對全向天線顯得尤為重要,因此研究極化可重構(gòu)全向天線具有明顯必要性。同時,因為不同極化全向天線具有不同的天線結(jié)構(gòu),故極化可重構(gòu)全向天線也是一個難點課題。在現(xiàn)代無線移動通信系統(tǒng)中,全向天線適用于點對多點通訊場合,而使用極化可重構(gòu)天線技術(shù),可以實現(xiàn)頻率復(fù)用、提高通信系統(tǒng)容量和降低多徑衰落產(chǎn)生的信號損耗,兩者的有機結(jié)合在天線功能整合和減少天線數(shù)量方面將是未來天線系統(tǒng)的發(fā)展方向,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文研究各種雙極化形式可重構(gòu)的全向天線,包括垂直/水平雙極化可重構(gòu)全向天線、±45°斜極化可重構(gòu)全向天線、左/右旋圓極化可重構(gòu)全向天線;論文最后研究利用極化分集技術(shù)提高分集增益的寬帶垂直/水平雙極化全向天線。具體研究工作包括以下幾個方面:1.研究了一種垂直/水平雙極化可重構(gòu)全向天線。天線由四個圍繞圓柱面放置的雙偶極子陣、饋電網(wǎng)絡(luò)、二極管和控制線路板組成。詳細介紹了雙偶極子實現(xiàn)垂直極化全向天線和水平極化全向天線的工作原理;設(shè)計了控制天線可重構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)換部分的直流偏置電路,制作了天線模型。測試結(jié)果表明該天線具有良好的全向輻射特性,并且能夠?qū)崿F(xiàn)垂直極化和水平極化可重構(gòu)功能。2.提出了一種±45°斜極化可重構(gòu)全向天線。天線由四個圍繞圓柱面放置的十字型振子陣、寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)、二極管和控制線路板組成。研究了十字型振子實現(xiàn)+45°斜極化全向天線和-45°斜極化全向天線的工作機理,闡述了控制斜極化可重構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的直流偏置電路的設(shè)計過程。對天線實物測試結(jié)果表明,該天線在1.9 2.2 GHz內(nèi),具有良好的±45°斜極化全向輻射特性,并可實現(xiàn)±45°斜極化可重構(gòu)。3.構(gòu)造了一種基于傾斜振子的左/右旋圓極化可重構(gòu)全向天線。天線由四個圍繞圓柱面放置的乘號振子陣、寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)、二極管和控制線路板組成。詳細分析了乘號振子實現(xiàn)左旋圓極化全向天線和右旋圓極化全向天線的基本原理,闡述了使用16個PIN二極管控制左/右旋圓極化可重構(gòu)狀態(tài)的直流偏置電路設(shè)計過程。測試結(jié)果表明,該天線在18%帶寬內(nèi),具有良好的圓極化全向輻射特性,實現(xiàn)了左/右旋圓極化可重構(gòu)功能。4.研究了基于環(huán)形的左/右旋圓極化可重構(gòu)全向天線。它們分別由四個圍繞圓柱面放置的圓環(huán)或矩形環(huán)、饋電網(wǎng)絡(luò)、二極管、控制線路板和金屬反射柱組成。闡述圓環(huán)與矩形環(huán)天線實現(xiàn)左旋圓極化全向天線和右旋圓極化全向天線的工作原理,闡述了使用8個PIN二極管控制實現(xiàn)左/右旋圓極化可重構(gòu)狀態(tài)的直流偏置電路設(shè)計過程。對天線實物測試結(jié)果表明,該天線在2.4 2.48 GHz頻段內(nèi),具有良好的圓極化全向輻射特性,并且實現(xiàn)了左/右旋圓極化的可重構(gòu)功能。5.提出了一種寬帶垂直/水平雙極化全向天線。天線包含圍繞圓柱面放置的四個垂直振子、四個水平弧形振子和各自對應(yīng)的兩個寬帶饋電網(wǎng)絡(luò);垂直振子陣實現(xiàn)寬帶垂直極化全向天線,水平弧形振子陣實現(xiàn)寬帶水平極化全向天線。天線實測結(jié)果表明,在約30%(1.7 2.3 GHz)帶寬內(nèi),天線具有良好的寬帶雙極化全向輻射性能,端口隔離度大于25 d B,天線方向圖相關(guān)系數(shù)遠小于0.5。通過上述對極化可重構(gòu)全向天線的系統(tǒng)深入研究,解決了可重構(gòu)天線領(lǐng)域里的關(guān)鍵技術(shù)問題,為實現(xiàn)全向天線多功能化,提高現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)容量和通信可靠性提供天線技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TN823

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本文編號：1298555