基于介质谐振器的滤波天线及圆极化天线设计

发布时间：2020-07-23 10:21

【摘要】：介质谐振器天线(DRA)以其小型化、设计自由度灵活、馈电方式和工作模式多样化、辐射效率高和功率容量大等特点,获得了广泛的研究和关注。一方面,随着通信系统对提高集成度、优化性能和系统效率的需求日益增长,滤波器和天线的协同设计已经成为一个研究热点。另一方面,由于工作在基模的DRA增益较低,使得利用基模设计的圆极化DRA增益普遍不高。本文主要基于DRA研究三阶滤波天线和双极化滤波天线的设计,并利用各向异性结构的DRA实现了工作在基模的宽带高增益圆极化天线。主要研究成果如下:(1)三阶滤波天线的设计。分别采用矩形基片集成波导(SIW)谐振腔和发卡型微带(Hairpin line)谐振器作为前两级谐振单元,设计实现了两种三阶切比雪夫响应的滤波天线,通带分别为5050 MHz-5480MHz(-20 dB)及4700 MHz-5420 MHz(-11 dB),带内增益分别约为3.9 dBi和5 dBi,方向图一致性良好。(2)差分激励的双极化滤波天线的设计。采用四个直角三角形SIW谐振腔构成中心对称结构对DRA进行差分馈电,在不增大天线整体面积的前提下实现了具有滤波响应的双极化天线,测试结果表明此天线在通带(5150 MHz-5590 MHz)内具有优于-30 dB的交叉极化电平和优于-38dB的端口隔离度。(3)宽带高增益圆极化DRA的设计。利用各向异性结构可以增强DRA侧壁的面磁流密度,进而提高辐射增益。论文在此基础上采用弯延微带线通过十字缝隙对DRA耦合馈电,同时激励相互正交、幅度接近且相位差90度的两个基模,实现了3 dB轴比带宽覆盖3.3 GHz-3.8 GHz的宽带高增益(~8 dBi)的圆极化DRA。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN822;TN821.1
【图文】：

贴片,天线,叠层,耦合线

FigFig.1图 1-2g.1-2 Stacked图 1-3 微带-3 Microstrip2 叠层贴片滤patch antenn带耦合线-倒p coupled line滤波天线[6]na with filteriL 滤波天线e-invert L filtng response[7]tering antennaa

天线,耦合线,叠层,微带

微带-3Microstrip带耦合线-倒pcoupledlineL滤波天线

频谱,贴片,双极化,馈电

1.3广泛个重于两式的馈电电方里根模式合馈Fig3 双极化在频谱资泛的关注和重要的指标两种极化分的区别，双电[21]和共面方式对双极根据文献[1式都采用相馈电方式差图g.1-4 Co-desig化 DRA 研究资源日益紧张和研究。和其标衡量：交叉分别采用何种双极化 DRA面波导馈电极化 DRA18-23]，以列相同馈电方式差不少。1-4 SIW 滤波gned substrat究综述张的背景下其他双极化叉极化电平种馈电方式A 可分为探[23]，以及上的交叉极化列表的形式式时，端口波器与贴片天te-integrated w下，双极化天化天线一样平和端口隔离式，以及馈探针耦合馈电上述方式的化电平、隔离式归纳比较口之间的能量天线的协同设waveguide fi天线以其更，双极化离度。这两电结构之间电[18]、缝隙的混合馈电，离度和其他，如表 1-1量耦合会比设计[8]lters with pat更高效的频谱DRA[18-23]两个性能指标间的相互影隙耦合馈电[如图 1-5 所他性能具有不所示，可比较强，所tch antennas谱利用率获的性能主要标的优劣都响。根据馈[20]、微带线所示。不同不同的影响以发现两个以隔离度会获得了要由两都取决馈电方线直接同的馈响，这个极化会比混

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