可重构天线及宽带圆极化天线设计

发布时间：2018-09-14 10:52

【摘要】：随着大容量、多功能、多频段/超宽带通信技术的发展,现代通信系统中单平台多天线的情形越来越普遍,这对于整个无线系统的成本、重量和电磁兼容特性都会造成很大的挑战。可重构天线和超宽带天线是对该问题的一个有效的解决办法。论文对可重构天线和超宽带天线设计开展研究,研究成果对多功能宽带无线通信而言具有较大的实用价值和应用前景。论文的主要研究内容如下:首先研究圆环缝隙极化可重构天线。以线极化圆环缝隙天线为基础,通过在缝隙外围合理位置开矩形槽,并通过窄缝隙连接矩形槽和辐射圆环缝,使天线呈现圆极化特性,利用二极管控制矩形槽和圆环辐射缝隙的通断可实现对天线极化的控制。除此以外,可以通过在圆环辐射缝隙内侧开矩形槽使天线在其他频点呈现圆极化性能。以此为基础设计仿真了一款极化可重构天线和一款频率与极化可重构天线。然后研究矩形贴片可重构天线。该天线基于线极化和圆极化微带贴片天线底馈馈电点相对位置的差异,通过在贴片上引入两条合理的缝隙并结合二极管通断控制设计了一个可工作于高频圆极化、低频线极化的可重构天线。通过在贴片外围非辐射边引入一个小型化1/4波长终端接地枝节,使得二极管直接受控于贴片和地板之间电压,且不影响射频特性。因此该天线可直接利用馈电端口上的偏置节实现简洁的重构控制,从而消除了因在天线结构上引入额外的直流控制电路所带来的结构复杂性和对射频的影响。仿真和实测结果表明,天线可以在3GHz圆极化、2.75GHz线极化两种工作状态间切换,且具有较好的回波损耗和轴比。最后研究了Sinuous超宽带天线。设计了频带为2~14GHz的Sinuous天线,采用指数渐变巴伦对其进行馈电,仿真结果表明,天线在2~14GHz的频带范围内有良好的回波损耗、轴比和增益。
[Abstract]:With the development of large capacity, multi-function, multi-band / ultra-wideband communication technology, the situation of single platform and multi-antenna in modern communication system is becoming more and more common, which is the cost to the whole wireless system. Both weight and EMC characteristics pose a great challenge. Reconfigurable antennas and UWB antennas are an effective solution to this problem. The design of reconfigurable antenna and ultra-wideband antenna is studied in this paper. The research results have great practical value and application prospect for multi-functional wideband wireless communication. The main contents of this paper are as follows: firstly, the ring slot polarization reconfigurable antenna is studied. Based on the linear polarized circular slot antenna, the antenna presents circular polarization characteristics by opening a rectangular slot around the slot and connecting the rectangular slot and the radiation ring slot through a narrow slot. The polarization of the antenna can be controlled by using diode to control the opening and breaking of the rectangular slot and the radiating slot of the ring. In addition, the antenna can be circularly polarized at other frequencies by opening a rectangular slot inside the radiating slot of the ring. Based on this, a polarized reconfigurable antenna and a frequency and polarization reconfigurable antenna are designed and simulated. Then the rectangular patch reconfigurable antenna is studied. This antenna is based on the difference of the relative position of the feed point between the linear and circular polarization microstrip patch antennas. By introducing two reasonable gaps into the patch and combining with the diode on-off control, a high frequency circular polarization is designed. Reconfigurable antenna with low frequency line polarization. By introducing a miniaturized 1 / 4 wavelength terminal grounding section on the non-radiating edge of the patch, the diode is directly controlled by the voltage between the patch and the floor, and the RF characteristics are not affected. Therefore, the antenna can directly use the bias node on the feed port to achieve simple reconstruction control, thus eliminating the structural complexity and the influence on the RF caused by the introduction of additional DC control circuits in the antenna structure. The simulation and experimental results show that the antenna can switch between the two working states of 3GHz circular polarization and 2.75GHz line polarization, and the antenna has good echo loss and axial ratio. Finally, the Sinuous UWB antenna is studied. A Sinuous antenna with frequency band of 2~14GHz is designed and fed by exponential gradient Barron. The simulation results show that the antenna has good echo loss, axial ratio and gain in the frequency band of 2~14GHz.
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN821.1

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本文编号：2242495