微带滤波天线的研究与设计

发布时间：2017-03-18 17:02

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【摘要】：射频前端电路是连接自由空间和中频信号的纽带,现代微波通信系统“小型化、集成化、高性能”的发展趋势对射频前端电路提出更高的要求。天线、滤波器作为射频前端电路重要的元器件,其尺寸和性能决定整个通信系统的性能。传统设计方法通过将滤波器和天线进行级联实现对收发信号的滤波,但这样容易导致器件间阻抗失配且电路尺寸较大。将天线和滤波器集成设计成滤波天线,滤波天线具有辐射、阻抗匹配、滤波和平衡转换功能,同时实现电路的集成化及小型化。滤波天线以其优异性能已逐渐成为该领域的研究热点,本论文针对一系列结构紧凑、集成度高、选择特性好的微带滤波天线进行研究,主要内容如下:首先,本论文对微带滤波天线国内外研究现状进行归纳总结,提出了本论文的研究意义和工作内容,同时对滤波器综合理论和天线基本理论进行了系统阐述。其次,本论文基于滤波巴伦提出一款宽带端射滤波天线。通过在准八木天线的馈电端引入滤波巴伦形成端射滤波天线,所引入的滤波巴伦采用闭合环谐振器设计而成,结构紧凑、易于集成。该滤波天线具有频率带宽宽、频率边缘选择性高、带外抑制好、结构紧凑等特点。然后,本论文基于一种滤波器综合设计方法提出多款滤波天线。该综合方法可以将天线有效融入到滤波器形成滤波天线,使其实现滤波和辐射功能。同时分别采用环形缝隙结构、双模谐振器、阶梯阻抗谐振结构进行二阶、四阶、双频滤波天线的设计。所设计的滤波天线具有尺寸小、通带内增益平坦、交叉极化小等特点。最后,本论文基于耦合传输线谐振结构提出一款高隔离度MIMO滤波天线。通过耦合传输线谐振结构引入两个可控传输零点,使滤波天线具有良好的频率边缘选择特性。此外通过在地板上开槽并引入树形去耦结构可以有效改善隔离度,该MIMO滤波天线具有尺寸小、滤波效果好,隔离度高等特点。
【关键词】：滤波天线 滤波巴伦 阶梯阻抗谐振器 双模谐振器 MIMO
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究工作的背景与意义10-11
• 1.2 微带滤波天线国内外研究历史与现状11-14
• 1.3 本文的主要工作与创新14-16
• 第二章 滤波天线综合设计基础16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 滤波器设计基本理论16-21
• 2.2.1 滤波器技术指标与分类16-17
• 2.2.2 耦合带通滤波器设计原理17-21
• 2.3 Marchand巴伦理论21-25
• 2.4 微带天线基本理论25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 基于滤波巴伦的端射滤波天线27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 宽带滤波巴伦设计27-32
• 3.2.1 宽带滤波巴伦基本结构27-30
• 3.2.2 宽带滤波巴伦性能参数分析30-32
• 3.3 基于滤波巴伦的端射滤波天线32-39
• 3.4 基于滤波巴伦的端射滤波天线加工与测试39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 基于滤波器综合的滤波天线41-66
• 4.1 引言41
• 4.2 基于环形辐射缝隙的滤波天线41-52
• 4.2.1 二阶带通滤波器设计41-44
• 4.2.2 环形缝隙天线设计与等效电路分析44-46
• 4.2.3 基于环形辐射缝隙的滤波天线46-49
• 4.2.4 滤波天线性能分析及测试49-52
• 4.3 基于双模谐振器的滤波天线52-60
• 4.3.1 方形环双模谐振器53-55
• 4.3.2 基于双模谐振器的四阶滤波天线55-59
• 4.3.3 四阶滤波天线测试结果分析59-60
• 4.4 WLAN双频滤波天线60-65
• 4.4.1 双频滤波天线结构61
• 4.4.2 双频滤波天线性能参数分析与测试61-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 基于耦合线谐振器的MIMO滤波天线66-77
• 5.1 引言66
• 5.2 耦合线谐振器66-69
• 5.3 基于耦合线谐振器的缝隙滤波天线69-72
• 5.4 高隔离度MIMO滤波天线72-76
• 5.4.1 MIMO滤波天线结构参数分析72-75
• 5.4.2 MIMO滤波天线测试结果分析75-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 全文总结77-78
• 6.2 未来展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85

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本文编号：254730