超宽带天线及陷波特性的研究与设计

发布时间：2017-09-10 03:17

  本文关键词：超宽带天线及陷波特性的研究与设计

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【摘要】：随着超宽带通信技术的蓬勃发展,超宽带印刷天线以其剖面低、制作简单、易于集成等优点激发了人们的研究兴趣,大量性能优良的超宽带天线被相继提出。但一些现存的窄带通信系统,如WiMAX和WLAN,也位于由美国联邦通信委员会划分的民用超宽带频段内,这就不可避免地造成系统间的干扰。为了到达系统兼容的目的,具备陷波特性的超宽带天线设计已渐渐成为热点课题。本文主要围绕超宽带天线及陷波特性的实现展开研究,具体内容包括以下两方面：首先,基于超宽带天线实现原理,设计了四款小型的UWB印刷天线,借助电磁仿真软件,详细分析了天线重要参数对阻抗匹配的影响,并对设计好的两款印刷天线加工测试。仿真与实测结果表现出较好的一致性,四款印刷天线驻波比小于2的带宽可覆盖整个UWB频段,而且通带内呈现出稳定的方向图和平坦的增益,满足超宽带系统的应用需求。另外,从反映时域特性的传输函数和群时延可知,上述天线适用于UWB信号的收发。然后,在提出的超宽带缝隙天线的地板和馈线上,分别嵌入四分之一波长和半波长谐振槽,滤除了WiMAX和WLAN频段。测试结果表明：驻波比大于2的阻带覆盖3.24～3.7GHz和5.33～6GHz。根据仿真得到的电流分布,讨论了阻带产生原因,与此同时,还给出陷波天线对应不同工作状态下的等效电路。为了避免因阻带较宽造成对有用频段的浪费,通过采用互补阶梯阻抗谐振环的方法,在WLAN的上下频段(5.15～5.35GHz,5.725～5.825GHz)产生了两个阻带。另外有一个开路枝节被加载到馈线旁,实现了对WiMAX频段的抑制。最终天线呈现出三个阻带,驻波比测试结果与仿真结果吻合较好,而且阻带结构并没有对非陷波频段的性能造成明显影响。最后,从传输函数和群时延两方面评估了该三陷波天线收发UWB脉冲的性能。
【关键词】：超宽带 印刷天线 陷波特性 开缝
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 超宽带天线发展史12-14
• 1.3 国内外研究现状14-19
• 1.3.1 超宽带印刷天线14-16
• 1.3.2 具有陷波特性的超宽带天线16-19
• 1.4 论文主要工作和内容安排19-21
• 第2章 超宽带天线基本理论21-27
• 2.1 天线参数21-24
• 2.2 超宽带天线实现方法24-25
• 2.3 天线分析方法25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 超宽带天线设计27-45
• 3.1 锥形单极子天线27-32
• 3.1.1 天线结构27
• 3.1.2 参数分析27-30
• 3.1.3 仿真与测试结果30-32
• 3.2 切半UWB天线32-36
• 3.2.1 天线结构32
• 3.2.2 参数分析32-34
• 3.2.3 优化结果34-36
• 3.3 准自补UWB天线36-40
• 3.3.1 天线结构36-37
• 3.3.2 参数分析37-38
• 3.3.3 优化结果38-40
• 3.4 UWB缝隙天线40-44
• 3.4.1 缝隙天线结构40
• 3.4.2 参数分析40-43
• 3.4.3 仿真与测试结果43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 陷波天线设计45-58
• 4.1 双陷波天线设计45-51
• 4.1.1 参数分析46-48
• 4.1.2 仿真与测试结果48-51
• 4.2 三陷波天线设计51-57
• 4.2.1 参数分析52-54
• 4.2.2 仿真与测试结果54-57
• 4.3 本章小结57-58
• 全文总结58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66

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本文编号：824416