毫米波多层基片集成波导滤波天线研究

发布时间：2020-03-23 15:28

【摘要】：随着无线通信技术的高度发展,微波频段的频谱资源日趋紧张,越来越多的人将目光投向毫米波波段,毫米波器件也逐渐成为研究热点。此外,人们对于设备小型化的要求也越来越高,而在通信前端,滤波器与天线这两个无源器件的结构决定了设备的大小,将滤波器与天线有效结合可以兼具二者特性,满足通信要求且将通信前端设备体积有效减小,而且由于滤波器与天线是两个独立的设备,它们之间需要连接器相连,滤波天线可以去除连接线带来的损耗,提高天线增益。基片集成波导是一种新型传输线结构,它具有与矩形波导类似的低插损、高Q值特性,但却有着远小于波导的体积与重量,同时降低生产成本,容易与其它器件集成,在毫米波电路及器件设计中基片集成波导是一个良好的选择。本文在研究了滤波器与天线发展现状的基础上利用基片集成波导技术设计了一款中心频率为24.55GHz的多层基片集成波导滤波天线,同时在该滤波天线单元基础上设计了1×2阵列滤波天线,1×2 MIMO滤波天线与2×2 MIMO滤波天线,并对相关滤波天线进行加工测试,论文的主要工作包含以下几个方面:1、基于基片集成波导谐振腔的谐振模式,设计了一款三层基片集成波导毫米波滤波器,分析了天线与滤波器的集成设计方法。2、分析了矩形缝隙天线与蝶形缝隙天线的优缺点,确定了使用蝶形缝隙天线作为毫米波滤波天线的宽带辐射器,将多层基片集成波导滤波器的第三腔开蝶形缝隙实现小型化宽带滤波天线,天线增益具有良好的带通特性,并进行了加工验证,实现了带宽为500MHz,带内增益为3.3d B的滤波天线,测试结果与仿真结果吻合良好。3、利用多层基片集成波导滤波天线单元设计了一款1×2阵列天线,同时对此阵列天线加工测试,实现增益为5d B,带宽为500MHz的效果。此外,基于滤波天线单元正交排列方式,分别设计了1×2 MIMO天线和2×2 MIMO天线,其中对1×2 MIMO天线进行加工测试,通带内隔离度达到了30d B。
【图文】：

[12-14]，它可以看做是同轴线的变形，如图 1.1 所示：图1.1 带状线基本结构在带线后出现了各种各样的传输线，给计算带来了很大困难，针对这种情况，从20 世纪 80 年代国外做了大量闭式工作，即仔细算出各种情况，然后用简单的闭式给

与天线又是通信前端两个重要器件，这两个器件对系统是否能稳定工作有着非常关键的作用，如图 1.2 所示：图1.2 通信系统前端示意图所以对于天线与滤波器的统一设置就非常重要。对于各式各样的终端设备，如手机、平板电脑等对体积的要求也越来越高，这要求天线与滤波器有着更加紧凑的结构。随着半导体技术的飞速发展，有源器件在封装技术的更新换代后已经实现了小型化甚至微型化，但无源器件的体积并未得到有效改善，通讯系统设备的小型化主要就是其内部无源器件的小型化，也就是滤波器与天线的小型化，从滤波器与天线各自独立的角度上讲，设计理论与技术已经很成熟，，比如巴特沃斯与切比雪夫的设计法来设计滤波器，而天线形式更是各种各样，如微带天线、八木天线、波导缝隙天线等，但滤波器与天线连接后会产生很多问题
【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】：2018
【分类号】：TN822

【参考文献】

相关博士学位论文 前2条

1 郝张成;基片集成波导技术的研究[D];东南大学;2006年

2 张玉林;基片集成波导传播特性及滤波器的理论与实验研究[D];东南大学;2005年

相关硕士学位论文 前3条

1 邹玉鹏;基于基片集成技术的交叉耦合腔体滤波器的延伸研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 徐扬;毫米波雷达微带阵列天线的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 孙中洋;MIMO天线的设计与研究[D];南京邮电大学;2015年

本文编号：2596919