60GHz宽带天线设计及实现

发布时间：2017-10-16 05:25

  本文关键词：60GHz宽带天线设计及实现

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【摘要】：随着时代的发展,现有的通信技术已经不能满足高速数据传输的要求。能够达到Gbps传输速率的短距无线通信技术已经成为了通信领域的重要研究方向。宽带天线在这种短距无线通信系统中起着关键性的作用。缝隙耦合微带天线由于其体积小,重量轻的优势,有着巨大的应用价值。作为60GHz射频收发机项目的一部分,本文针对射频收发机中不可或缺的宽带天线进行了研究和设计。本文设计了一种应用在60GHz收发机中的宽带天线,使用PCB工艺实现。天线选用了缝隙耦合微带天线这种结构。这是因为首先这种结构的微带天线能够很容易地和有源电路进行集成,其次在馈电电路和贴片之间的接地板能够有效地避免馈电网络的干扰。在确定了天线的结构后,本文对天线的主要尺寸参数对天线的影响进行了分析,并且据此对天线的参数进行了优化从而得到了达到设计要求的天线阵元。在此基础上,使用该天线阵元设计了一个四元的天线阵列,并且为了增加相同阵元之间的隔离度对天线阵列进行了改良。最终绘制了天线的版图,实现了天线的制作,并对天线的各项参数进行测试,得到了达到预期的结果。目前国外的很多基于60GHz短距无线通信的技术已经逐渐成熟并且已经开始进入市场,而我国这方面的研究还相对比较落后。因此这方面的研究对我国的毫米波无线通信方面的研究至关重要,而作为收发机中的重要模块,宽带天线有着非常重要的作用。由此可知本文的工作有着很大的现实意义和应用价值。
【关键词】：微带天线 缝隙耦合 PCB 宽带 60 GHz
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 60GHz短距无线通信的研究背景及其意义9-13
• 1.1.1 60GHz短距无线通信的特点和优势10-12
• 1.1.2 60GHz短距无线通信的发展现状12
• 1.1.3 60GHz短距无线通信的应用方向12-13
• 1.2 国内外宽带天线的研究现状和发展动态13-14
• 1.3 本次设计使用的天线结构及性能指标14-15
• 1.4 本文的主要内容和章节安排15-17
• 第二章 天线的基本原理17-35
• 2.1 天线发展历程17
• 2.2 天线的基本原理17-19
• 2.2.1 天线的辐射原理17-18
• 2.2.2 天线的分类18-19
• 2.3 天线的主要性能参数19-24
• 2.3.1 方向图函数及方向图19-20
• 2.3.2 天线的主瓣宽度、副瓣电平和前后比20-21
• 2.3.3 天线的方向性系数、效率和增益21-22
• 2.3.4 天线的输入阻抗22-23
• 2.3.5 天线的带宽23
• 2.3.6 天线的极化23-24
• 2.3.7 天线的等效噪声温度24
• 2.4 微带天线的基本理论24-29
• 2.4.1 微带天线的辐射原理24-25
• 2.4.2 微带天线的分类25-26
• 2.4.3 微带天线的馈电26-27
• 2.4.4 微带天线的分析方法27-29
• 2.5 天线阵列的基本理论29-34
• 2.5.1 二元天线阵29-30
• 2.5.2 N元均匀直线天线阵30-32
• 2.5.3 平面阵列天线32
• 2.5.4 阵列天线之间的互耦32
• 2.5.5 阵列天线的馈电方法32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 天线阵元的设计35-55
• 3.1 阵元结构的确定35-38
• 3.2 原始尺寸的设计38-44
• 3.2.1 介质板的选择38-39
• 3.2.2 天线贴片的参数设计39-40
• 3.2.3 缝隙的设计40-42
• 3.2.4 反射层的设计42-43
• 3.2.5 馈电的设计43-44
• 3.2.6 天线的初始参数44
• 3.3 天线各个参数的优化44-49
• 3.4 天线仿真结果分析49-50
• 3.5 天线测试方案50-53
• 3.5.1 天线巴伦的设计51-52
• 3.5.2 连接巴伦的天线测试结果52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第四章 天线阵列的设计55-61
• 4.1 天线阵的设计55-56
• 4.1.1 阵列结构的确定55-56
• 4.1.2 天线阵元间距的确定56
• 4.2 天线的建模和仿真56-58
• 4.2.1 天线阵的回波损耗56-57
• 4.2.2 天线阵的增益57-58
• 4.2.3 天线的效率58
• 4.3 天线隔离度优化58-60
• 4.4 天线仿真结果分析60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 版图设计及天线测试61-69
• 5.1 天线的版图设计61-62
• 5.2 天线实物的测量和分析62-68
• 5.2.1 天线实物62
• 5.2.2 回波损耗和隔离度的测量62-64
• 5.2.3 天线增益的测量64-66
• 5.2.4 天线方向图的测量66-67
• 5.2.5 测量的结果总结67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 论文总结69-70
• 6.2 工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文77

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本文编号：1040870