基于FPGA控制的极化和频率可重构天线
发布时间：2021-08-01 16:04
本文主要研究的内容为可重构天线,可重构天线在近些年来已经引起了学术界和工业界的广泛关注,因为它们可以根据系统要求和周围环境动态的调整其频率或辐射特性从而提高频谱利用率或降低多径效应带来的能量衰减。一般而言,可重构天线可重新配置的典型参数是频率、极化、辐射模式或这三者的组合。正因为可重构天线具有比传统天线更加多样化的功能选择,因而可重构天线将具有广阔的发展空间和应用前景。本文首先阐述了天线辐射的基本原理,详细分析了圆形微带天线的内场、辐射场和方向图等知识,奠定了整篇论文的理论基础。紧接着介绍了可重构天线发展过程中所使用的微波元器件,可以更好地理解可重构天线的工作原理。最后,讲述了可编程逻辑门阵列的基本知识和设计流程,为天线和FPGA的结合提供了更好的平台。其次,基于现有的一款具有四种线极化状态的可重构天线加以改进,使其拥有四个极化方向七个线极化状态,并详细阐述了天线极化的概念和可重构原理。同时,为了实现可重构天线的可编程控制,提出了利用FPGA来控制天线的方法,详细描述了 FPGA的工作原理和编程思想。最后,将FPGA控制的可重构天线放置于微波暗室中进行测量,在FPGA的控制下一次性即可...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２使用射频开关的Ｅ形贴片频率可重构天线设计原理图及其参数Ｍ??
?的子频段。具有倒Ｕ形的微带线置于辐射结构之上。四个插槽水平切割以实现频??率的重新配置。制造的天线结构可以在图１－３中看到。??Ｃａｊ？ｃｉ〇ｒｔ??ＰｔＮ?ｃｉｏｔｍ??＃?／?＼?＼??、八，?Ｉ?＼??ｗ??图１－３使用ＰＩＮ二极管的频率可重构天线结构实物图【１°１??文献［１１］中报道了另一种可用于多标准无线通信系统的可重构天线系统。中心??的贴片通过使用ＰＩＮ二极管连接到附件的四个相邻的贴片来获得频率的重新配置。??在０．８ＧＨｚ到３．０ＧＨｚ的频段内可以获得１６个不同的状态，并且它不需要使用任何??的匹配网络。??文献［１２］中讨论了另一种能够进行频率和极化重新配置的天线。此天线利用１２??个变容二极管作为开关元件获得了中心频率４０％的带宽。它同时实现了圆极化和??线极化，而且频率可重构的范围达到了?１．２ＧＨｚ（２．４ＧＨｚ－３．６ＧＨｚ）。??文献［１３］中介绍了一种具有宽调谐范围的紧凑型频率可重构天线。它由折叠单??级结构、透明电介质负载和变容二极管组成。使用水层和支架作为透明介质负载可??以有效地减小天线尺寸，同时使天线保持合理的带宽和更高的效率。这种新型天线??通过控制变容二极管上的直流电压，可以将天线的工作频率从４１９ＭＨｚ连续调谐??到８８３ＭＨｚ，这对于电小天线来说是一个非常宽的调谐频带。设计的天线可以从图??１－４看到。??Ｉ－?ｍｍ??／??图１－４使用变容二极管的频率可重构天线结构…１??Ｉ??３??
?的子频段。具有倒Ｕ形的微带线置于辐射结构之上。四个插槽水平切割以实现频??率的重新配置。制造的天线结构可以在图１－３中看到。??Ｃａｊ？ｃｉ〇ｒｔ??ＰｔＮ?ｃｉｏｔｍ??＃?／?＼?＼??、八，?Ｉ?＼??ｗ??图１－３使用ＰＩＮ二极管的频率可重构天线结构实物图【１°１??文献［１１］中报道了另一种可用于多标准无线通信系统的可重构天线系统。中心??的贴片通过使用ＰＩＮ二极管连接到附件的四个相邻的贴片来获得频率的重新配置。??在０．８ＧＨｚ到３．０ＧＨｚ的频段内可以获得１６个不同的状态，并且它不需要使用任何??的匹配网络。??文献［１２］中讨论了另一种能够进行频率和极化重新配置的天线。此天线利用１２??个变容二极管作为开关元件获得了中心频率４０％的带宽。它同时实现了圆极化和??线极化，而且频率可重构的范围达到了?１．２ＧＨｚ（２．４ＧＨｚ－３．６ＧＨｚ）。??文献［１３］中介绍了一种具有宽调谐范围的紧凑型频率可重构天线。它由折叠单??级结构、透明电介质负载和变容二极管组成。使用水层和支架作为透明介质负载可??以有效地减小天线尺寸，同时使天线保持合理的带宽和更高的效率。这种新型天线??通过控制变容二极管上的直流电压，可以将天线的工作频率从４１９ＭＨｚ连续调谐??到８８３ＭＨｚ，这对于电小天线来说是一个非常宽的调谐频带。设计的天线可以从图??１－４看到。??Ｉ－?ｍｍ??／??图１－４使用变容二极管的频率可重构天线结构…１??Ｉ??３??
本文编号：3315824
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２使用射频开关的Ｅ形贴片频率可重构天线设计原理图及其参数Ｍ??
?的子频段。具有倒Ｕ形的微带线置于辐射结构之上。四个插槽水平切割以实现频??率的重新配置。制造的天线结构可以在图１－３中看到。??Ｃａｊ？ｃｉ〇ｒｔ??ＰｔＮ?ｃｉｏｔｍ??＃?／?＼?＼??、八，?Ｉ?＼??ｗ??图１－３使用ＰＩＮ二极管的频率可重构天线结构实物图【１°１??文献［１１］中报道了另一种可用于多标准无线通信系统的可重构天线系统。中心??的贴片通过使用ＰＩＮ二极管连接到附件的四个相邻的贴片来获得频率的重新配置。??在０．８ＧＨｚ到３．０ＧＨｚ的频段内可以获得１６个不同的状态，并且它不需要使用任何??的匹配网络。??文献［１２］中讨论了另一种能够进行频率和极化重新配置的天线。此天线利用１２??个变容二极管作为开关元件获得了中心频率４０％的带宽。它同时实现了圆极化和??线极化，而且频率可重构的范围达到了?１．２ＧＨｚ（２．４ＧＨｚ－３．６ＧＨｚ）。??文献［１３］中介绍了一种具有宽调谐范围的紧凑型频率可重构天线。它由折叠单??级结构、透明电介质负载和变容二极管组成。使用水层和支架作为透明介质负载可??以有效地减小天线尺寸，同时使天线保持合理的带宽和更高的效率。这种新型天线??通过控制变容二极管上的直流电压，可以将天线的工作频率从４１９ＭＨｚ连续调谐??到８８３ＭＨｚ，这对于电小天线来说是一个非常宽的调谐频带。设计的天线可以从图??１－４看到。??Ｉ－?ｍｍ??／??图１－４使用变容二极管的频率可重构天线结构…１??Ｉ??３??
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