高效率高方向性介质谐振器天线研究

发布时间：2017-08-31 12:37

  本文关键词：高效率高方向性介质谐振器天线研究

  更多相关文章： 介质谐振器天线 高效率 高方向性 交叉极化电平 偏向辐射

【摘要】：伴随着信息网络的更新换代,人们步入了无线互联时代。新一代的无线互联技术将实现电子产品千兆比特速率的无线传输,可以使人们真正体会到高速无线传输带来的便捷。这些新兴的互联技术的发展需要结合高效率、高集成、低功耗、低成本的无线系统设计。天线是无线通信系统中的重要组成部分,无线互联技术利用天线技术,取代传统的金属互连线,实现了芯片内部或芯片之间的互联。然而无线互联的硅基片上天线存在效率低的严重问题,辐射方向的不同也会影响到天线的空间辐射效率。介质谐振器天线具有尺寸小、馈电方式多样、辐射效率高,多模特性等优点,是解决上述问题的合适天线单元。本文以介质谐振器天线作为辐射单元,针对天线的高效率和高方向性展开相关研究。论文首先介绍了研究背景及意义,总结了介质谐振器天线相关方面的国内外研究现状。然后介绍了介质谐振器天线的基本理论,包括介质谐振器的基本参数,圆柱形介质谐振器天线的分析方法,以及介质谐振器天线的馈电方式。其次,针对介质谐振器天线的高效率和高方向性技术,主要完成了如下工作:1.研究了60GHz硅基片上介质谐振器天线的效率问题,提出“钥匙形”介质谐振器天线作为辐射单元,覆盖了微带传输线;同时在硅基中嵌入空气腔,减少了耦合到硅基中损耗掉的能量,提高了辐射效率和馈电效率。在57~65GHz的带宽范围内,天线效率从4.5%~8%提高到了17%~22%。2.研究了介质谐振器天线在低次模工作条件下的高方向性辐射,设计了圆柱形、圆环形、圆环形附铜箔三种介质谐振器天线,通过改变介质谐振器内部的电场分布,分别得到了宽波束、窄波束和马鞍形波束。3.研究了探针馈电介质谐振器天线的交叉极化抑制,通过在圆环形介质谐振器天线的内壁附加铜箔的,改变了电场分布。与普通圆环形介质谐振器天线相比,交叉极化电平降低了15d B,同时增益提高了0.5d B。4.研究了一种偏向辐射的介质谐振器天线设计,在偏离馈电一侧穿孔并进行金属孔化。通过分析优化穿孔的大小与位置,实现了圆柱形介质谐振器天线稳定的偏向辐射,在400MHz的带宽内偏向辐射角度稳定在36°~37°。
【关键词】：介质谐振器天线 高效率 高方向性 交叉极化电平 偏向辐射
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 介质谐振器天线的主要优点10
• 1.3 介质谐振器天线的研究现状10-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 第二章 介质谐振器天线相关理论15-28
• 2.1 介质谐振器的工作机理15-16
• 2.2 介质谐振器的基本参数16-18
• 2.2.1 介电常数ε16-17
• 2.2.2 品质因数Q17-18
• 2.2.3 谐振波长λ_018
• 2.3 圆柱形介质谐振器天线的分析方法18-22
• 2.3.1 圆柱形介质谐振器的内部场18-21
• 2.3.2 圆柱形DRA的辐射特性21-22
• 2.4 DRA的多种馈电方式22-27
• 2.4.1 微带线直接耦合馈电22-24
• 2.4.2 同轴探针馈电24-25
• 2.4.3 微带-槽耦合馈电25-26
• 2.4.4 共面波导馈电26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 硅基片上的高效率介质谐振器天线28-45
• 3.1 硅基片上天线的效率分析30-31
• 3.2 不同的传输线结构在硅基片上的能量损耗31-35
• 3.3 “钥匙形”介质谐振器天线35-44
• 3.3.1 介质层覆盖微带线的效果35-38
• 3.3.2 “钥匙形”介质谐振器天线结构38-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 高方向性的介质谐振器天线45-56
• 4.1 现有不同波束宽度方向图的获得方法45
• 4.2 三种介质谐振器天线结构45-46
• 4.3 电流元的辐射方向图46-48
• 4.3.1 电流元的场46-47
• 4.3.2 远场区47
• 4.3.3 方向图47-48
• 4.4 产生不同方向图的原理分析48-50
• 4.5 仿真与测试结果的分析50-56
• 4.6 本章小结56
• 第五章 低交叉极化的探针馈电介质谐振器天线56-64
• 5.1 天线结构与原理分析57-59
• 5.1.1 天线结构57-58
• 5.1.2 原理分析58-59
• 5.2 仿真与测试结果的分析59-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 介质谐振器天线的偏向辐射研究64-74
• 6.1 现有的天线偏向辐射的研究64-65
• 6.2 实现偏向辐射的介质谐振器天线结构65
• 6.3 参数的优化与分析65-70
• 6.3.1 孔距d对天线性能的影响65-67
• 6.3.2 孔径R_2对天线性能的影响67-70
• 6.4 仿真与实验结果70-73
• 6.5 本章小结73-74
• 第七章 总结与展望74-76
• 7.1 全文总结74-75
• 7.2 研究与展望75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文82-83
• 附件83-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 龚波;杨雪霞;;一种波束可调的平面印刷八木天线[J];上海大学学报(自然科学版);2014年01期

2 李元新,龙云亮;一种新型频率固定相控波束扫描的微带漏波天线[J];微波学报;2003年04期

，

本文编号：765642