小型化通信天线技术研究

发布时间：2020-07-06 17:18

【摘要】：随着我国航空航天事业的发展,以及移动通信技术逐渐进入5G时代,对通信设备的性能要求越来越苛刻。而天线作为通信系统中的重要组成部分,其性能的优劣直接决定了系统整体的工作状态。现在通信系统从单一性能逐渐转化为多功能、多频段、多场景的趋势越来越明显,因此天线的尺寸成为设计天线时重点考虑的指标之一。低剖面天线由于在共形、降低空气阻力等方面具有明显优势,在空间通信领域一直是研究的重点,而随着通信技术发展,在移动通信领域也逐渐成为热点。无线系统的多频段工作已经成为主流,这对天线间的抗干扰提出了更高的要求,传统的滤波器系统与天线系统级联的设计由于对系统尺寸和性能会产生的巨大影响,所以滤波天线的设计作为系统的小型化设计,也越来越得到重视。本文主要对低剖面天线和滤波天线这两种小型化天线的设计进行了研究,主要内容为:1.本文对目前通信技术的研究趋势进行了介绍,对小型化天线研究的重要性进行了分析,对天线设计的基本参数、人工磁导体材料的原理、滤波器的设计原理等进行了介绍。从低剖面圆极化天线和滤波天线两个角度进行了小型化天线的设计。2.低剖面圆极化天线的设计。本文基于AMC材料的同相反射带隙特性设计了一款低剖面宽带圆极化天线。本设计中的天线单元采用电磁偶极子天线,从而保证了最终天线具有比较宽的带宽。在设计中提出了一种侧边镀铜的设计提高了天线的轴比性能,实现了宽轴比的设计。3.滤波天线的设计。本文利用小型化谐振器原理设计了两款尺寸小、阻带宽的小型化宽阻带滤波器,并基于这两种滤波器设计了两款尺寸小、高频抑制频带宽的滤波天线。在设计过程中,对滤波器和天线的互相影响进行了研究,并实现了滤波天线工作频带的可调。
【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】：TN828
【图文】：

[1-2]。图1.1 利用交叉偶极子天线设计的圆极化天线人工磁导体（Artificial magnetic conductor，AMC）[3-4]的出现使天线剖面过高的问题具有了一定的解决之道。高阻抗表面的反射相位会随着频率变化在-180°与180°之间变化，在实际应用时，通常认为反射相位在±90°之间的频段即为人工磁导体的同相反射带隙，将其作为天线的反射板时，天线可以靠近高阻抗表面放置，从而突破四分之一波长的限制，大大降低天线的整体高度。目前已有大量的科研工作者对基于 AMC 结构的低剖面偶极子圆极化天线进行了研究，基于 AMC 结构和偶极子天线设计的圆极化天线主要采用以下两种方法：1. 利用 AMC 结构的极化选择特性这种方法一般采用极化敏感型的周期单元来实现 x 方向和 y 方向的反射相位差，将单个偶极子天线置于其表面之上，就可以实现某些频段的圆极化辐射[5-6]。采用这种方法设计的圆极化天线具有极低的剖面高度

(a) (b)图1.2 低剖面单偶极子圆极化天线(a)结构照片(b)轴比测量结果(a) (b)图1.3 交叉偶极子低剖面圆极化天线(a)结构图(b)S11 和轴比结果2. 利用 AMC 结构的同相反射带隙特性这类天线的圆极化辐射由交叉偶极子天线实现，AMC 结构主要是用来降低天线的剖面高度[7-8]。如图 1.3 所示为文献[7]中设计的低剖面圆极化天线，采用交叉偶极子天线，利用环形移相结构使两天线的输入相位差相差 90°，从而实现交叉偶极子天线的圆极化辐射，最后利用 AMC 结构实现低剖面的设计,其剖面高度为 0.05λ0，由于圆环结构仅在较窄的频段内可实现 90°左右的相位差，因此这类圆极化的方式同样具有带宽较窄的问题

西安电子科技大学硕士学位论文极化天线的设计难点相反射带隙特性的研究已经趋于成熟，但存在带宽较窄的问题，也有学者设计了宽结构又增加了天线的高度[9]。因此，如何在圆极化天线的设计，是本文的难点。综述的研究现状主要采用以下三类方法：节谐振器改造为天线的辐射部分

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 魏峰;翟阳文;史小卫;陈蕾;黄丘林;;一种新颖的缺陷地微带线低通滤波器[J];西安电子科技大学学报;2009年04期

相关博士学位论文 前1条

1 吴小雨;电磁超材料低散射特性研究[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2015年

相关硕士学位论文 前5条

1 段文;微带滤波天线的研究与设计[D];华南理工大学;2016年

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4 周治立;具有滤波特性微带天线的研究与设计[D];电子科技大学;2012年

5 朱沛;基于EBG的低剖面圆极化天线及双频天线设计[D];西安电子科技大学;2011年

本文编号：2743907