双陷波超宽带天线及其可重构性的设计与研究

发布时间：2017-10-27 05:37

  本文关键词：双陷波超宽带天线及其可重构性的设计与研究

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【摘要】：早在2002年以前,超宽带(Ultra-WideBand, UWB)技术就已经在军事通信和雷达遥感中得到广泛的应用。自从2002年美国联邦通信委员会(FCC)将3.1-10.6GHz的超宽带频段划归商用以来,UWB技术的应用和研究得到了前所未有的高度,尤其是在高速率传输和短距离传输的民用和商用无线通信系统。作为整个无线通信系统的核心,天线的作用无可替代,所以UWB天线对UWB系统的开发至关重要,具有巨大的研究意义。众所周知,在超宽带频段内还存在着诸如全球微波互连接入(WiMax,3.4～ 3.6GHz)、C波段卫星通讯(3.7-4.2GHz)和无线局域网(WLAN,5.15～5.825GHz)等其它窄带通信系统,这些窄带通信频段会对超宽带通信频段造成严重的电磁干扰,为了阻止这些频段的电磁干扰,研究具有陷波特性的超宽带天线很有必要。本文先是对陷波超宽带天线的国内外进展和研究成果做了简单的介绍,然后详细介绍了超宽带天线的理论和超宽带天线的一些重要参数,以及实现超宽带天线带宽和陷波功能的方法。接着设计了一款性能优良的小型化超宽带缝隙天线,其阻抗匹配好、辐射稳定、结构紧凑、制作成本低。在此天线的基础上通过在辐射贴片上加载开口圆环以及在馈线上开倒置的U形槽,设计了一款具有双陷波功能的超宽带天线,该天线可以有效地抑制WiMax、C波段卫星通信以及WLAN的影响。最后,在此双陷波超宽带天线的基础上,分别在开口圆环和U形槽上加入了PIN二极管作为开关使用,设计了一款可重构双陷波超宽带天线,可以有效地在两个陷波,一个陷波和无陷波之间转换,大大提高了超宽带天线频带的利用率。另外,通过电磁仿真软件HFSS 13.0对开口圆环参数进行仿真分析,发现这种开槽结构对控制陷波中心频率更有优势。同时对所设计的双陷波超宽带天线进行了制作与测试,其结果与仿真结果基本吻合,不但具有良好的陷波功能而且具有全向辐射功能,完全可以在超宽带通信系统中应用。
【关键词】：超宽带 双陷波 可重构 全向辐射
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN822.8
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 论文主要研究内容及其组织10-11
• 第二章 超宽带陷波天线的基本理论11-26
• 2.1 引言11
• 2.2 超宽带天线的电路参数和辐射参数11-19
• 2.2.1 带宽11-12
• 2.2.2 回波损耗和电压驻波比12-13
• 2.2.3 输入阻抗及匹配13-15
• 2.2.4 方向图与方向性系数15-17
• 2.2.5 效率与增益17-19
• 2.3 实现超宽带天线带宽的方法19-22
• 2.4 实现陷波超宽带天线的方法22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 双陷波超宽带缝隙天线26-45
• 3.1 引言26
• 3.2 超宽带缝隙天线的设计26-34
• 3.2.1 天线的结构及设计由来26-29
• 3.2.2 天线相关参数讨论29-33
• 3.2.3 天线的性能分析33-34
• 3.3 双陷波超宽带缝隙天线的设计与研究34-44
• 3.3.1 天线的结构35-37
• 3.3.2 陷波参数的研究37-38
• 3.3.3 天线的陷波原理38-41
• 3.3.4 天线的工作特性41-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 可重构双陷波超宽带缝隙天线45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 PIN二极管45-46
• 4.3 可重构双陷波超宽带缝隙天线的设计与研究46-54
• 4.3.1 天线的结构46-47
• 4.3.2 天线性能分析47-50
• 4.3.3 天线的实测结果50-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 5.1 总结55
• 5.2 展望55-57
• 参考文献57-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间研究成果63

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本文编号：1102166