频率可重构滤波天线研究

发布时间：2020-11-02 09:00

　　 随着通信技术的快速发展,人们对无线通信设备提出了越来越高的要求,不仅要在体积上实现小型化,还要在性能上实现多功能化。因此,天线和滤波器作为射频系统的必要器件,不仅需要实现小型化和集成化,同时还需要具有多频/宽频带特性。传统的设计思路是根据所需的设计指标,先分别单独设计好天线和滤波器,然后利用阻抗匹配网络将设计好的天线和滤波器进行级联设计。但是阻抗匹配网络不仅会增大系统的体积还会降低系统的性能。因此,为了满足系统要求的小型化特性,我们需要将滤波器和天线集成设计成滤波天线。另一方面,由于频率可重构天线具有连续或离散可调频能力,所以用同一天线辐射单元可以实现多频/宽频带特性。本论文是在国家自然科学基金项目“滤波器-天线一体化设计方法及应用研究”支持下,开展关于滤波天线与频率可重构滤波天线的设计及应用研究。本文的主要内容可以概括为三个方面:1.在研究经典微波谐振器谐振特性和天线单元辐射特性的基础上,利用耦合带通滤波器综合设计方法,对双频带通滤波器和双频天线的集成设计进行研究,并设计出一款工作在WLAN频段的双频滤波天线。在双频滤波天线设计中,双频天线单元起辐射作用的同时,也可被看作双频滤波器的最后一阶谐振单元。通过优化仿真,使得双频滤波天线能够在WLAN频段内实现良好的阻抗匹配。从性能上可以看出,双频滤波天线的反射系数与增益曲线分别类似于滤波器的回波损耗和插入损耗曲线。因此,该双频滤波天线不仅可以实现辐射性能,而且还具有良好的滤波特性。2.据调研所知,目前关于频率可重构天线的研究大多集中于窄带频率可重构。在本文中,我们研究并设计了“宽带-窄带”可调的频率可重构滤波天线。通过选用合适的辐射单元、滤波器结构和射频开关,设计了一款三端口频率可重构滤波天线。研究结果证明所设计的频率可重构滤波天线不仅可以实现宽带到窄带的频率可调,而且在工作频带内能够保持稳定的辐射特性。此外,当天线工作在窄带状态时,集成的带通滤波器还能提供良好的滤波特性。3.基于上述研究工作,进一步设计了一款基于频率可重构馈电网络的滤波天线。通过控制PIN二极管的通断状态选择不同的RF路径,使得馈电网络可以从宽带响应切换到窄带响应,从而实现了天线从宽带到窄带状态的频率可调特性。此外,集成的带通滤波器提供了良好的滤波特性。由于PIN二极管是加载在馈电网络中的,其直流偏置电路对天线辐射单元产生的影响不大,使得天线在工作频带内能够保持稳定的辐射特性。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN822
【部分图文】：

频率可重构滤波缝隙天线及其反射系数曲线图

图 2.3 频率可重构准八木折合振子天线结构图[57]010 年，西安电子科技大学的秦培元在文献[57]中提出了一款具有连续和离构特性的端射微带准八木天线设计。天线结构图如图 2.3 所示，通过采用变容二极管或离散调谐的 PIN 二极管去控制折叠偶极子的有效电长度，从

2.4 具有可调谐匹配网络的环路天线结构图n Li 等人在文献[58]中提出了一款具有 2.4 所示，频率可重构天线是通过沿着，我们选择使用共面波导馈送加载变
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本文编号：2866830