陷波超宽带分集天线的研究与设计

发布时间：2019-11-18 23:13

【摘要】：超宽带(UWB)技术由于其优异的性能,应用非常广泛,它也是目前备受关注的一种新型短距离无线通信技术。但由于受到美国联邦委员会(FCC)规定的低功率指标要求和多径衰落问题的影响,UWB技术的发展受到了限制。空间分集技术可以不牺牲信号频率资源和时间资源,在保证数据传输速率的同时获得较高的分集增益。将UWB技术与空间分集技术相结合,可以有效克服UWB的缺陷,使其实现远距离高速率稳定传输。与此同时,由于FCC开放的商用UWB频段为3.1GHz-10.6GHz,此频段覆盖了现有的多个窄带通信频段,为了避免同频段通信系统间的相互干扰,设计具有陷波功能的超宽带分集天线亟待研究。基于上述背景,本文主要针对陷波超宽带分集天线进行了研究,使用电磁仿真软件Ansys HFSS分析设计并加工制作了一副陷波超宽带角度分集天线和三副陷波超宽带极化分集天线。陷波超宽带角度分集天线通过在辐射贴片上切割一个圆形槽并在其内嵌入一个Y形枝节和在地板上蚀刻一对勾形槽实现了WiMAX频段和WLAN频段的双陷波特性,并通过在地板上引入一对L形枝节提高了端口间的隔离度。其中两副陷波超宽带极化分集天线均由一个圆形贴片单极子天线和一个U形贴片单极子天线组成,一副陷波超宽带极化分集天线采用和陷波超宽带角度分集天线一样的陷波设计方法使圆形单极子天线获得了WiMAX频段的陷波特性,通过在U形辐射贴片上蚀刻三个半圆环形槽使U形贴片单极子天线获得了C波段卫星通信频段和X波段卫星通信的上行链路频段的双陷波特性;另一副陷波超宽带极化分集天线通过在圆形贴片上蚀刻一个圆环形槽使圆形单极子天线实现了WiMAX频段的陷波特性,通过在U形贴片单极子天线的辐射贴片上蚀刻一对L形槽和在地板上蚀刻一个U形槽使其实现了C波段卫星通信频段和WLAN频段的双陷波特性。另一副陷波超宽带极化分集天线由两个相同的共面波导馈电的矩形辐射贴片组成,天线通过在地板上蚀刻一对Z形槽实现了在WLAN频段的陷波特性,并通过在地板上引入一个Y形枝节提高了端口间的隔离度。本文设计的四副陷波超宽带分集天线都具有紧凑的尺寸,天线S参数的实测结果与仿真结果具有较好的一致性,各副天线的阻抗带宽基本都覆盖了商用UWB频段,陷波性能良好,端口间隔离度均优于15dB,天线在整个工作频段内(除陷波频段)具有较稳定的增益和较高的辐射效率。
【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】：TN822

【参考文献】