滤波天线融合设计技术研究

发布时间：2020-04-16 12:17

【摘要】：无线通信系统中射频器件向着集成化、小型化、低损耗的趋势发展。天线和滤波器是射频前端的两个重要器件。传统方式是独立设计两个器件再级联,占用体积大而且不可避免引入额外的连接损耗。近年来,滤波天线成为天线领域的一个研究热点。它将天线和滤波器融合设计,使其同时具有辐射和滤波功能,从而减小射频前端尺寸并提高系统整体性能。本文围绕滤波天线的融合设计开展研究,提出了3种实现滤波天线的融合设计技术,并在此基础上实现了一系列的滤波天线单元。本文的主要创新工作如下:1.提出了利用简单寄生单元实现滤波天线的技术,并基于该技术(1)实现了一种低剖面、宽带、高增益的电磁超表面滤波天线,该天线具有28.4%的阻抗带宽、8.2dBi的平均增益和超过20dB的带外抑制水平。(2)实现了一种具有谐波抑制特性的宽带介质谐振器滤波天线(FDRA),该天线具有61%的10-dB带宽、8.73dBi的增益和超过23dB的阻带抑制水平。2.提出了利用馈电传输线的传输零点实现滤波天线的技术,并基于该技术(1)实现了一种宽带高增益介质谐振器滤波天线,该天线具有10-dB阻抗带宽20.3%,平均增益9.05dBi,带外抑制超过25dB。(2)实现了首个准各向同性的介质谐振器滤波天线。该天线的半径仅有0.13l,具有7%的阻抗带宽、准各向同性的辐射(全空间最大和最小功率密度差7.9dB)和超过19dB的带外抑制水平。3.提出了采用混合馈电技术实现滤波天线,并基于该技术(1)实现了宽带和双带全向介质谐振器滤波天线,宽带设计具有52.8%的阻抗带宽,0.84dBi的平均增益和超过15dB的带外抑制水平;双带设计具有阻抗带宽10.1%和3.73%,平均增益1.18dBi和0dBi,带外抑制水平~15dB。(2)实现了单/双极化介质谐振器滤波天线,该天线具有10-dB阻抗带宽22.5%,平均增益5dBi,带内效率高达89%,带外抑制水平超过16dB,高频率选择性(矩形系数K=(35)f_(-35dB)/(35)f_(-3dB)=1.4),端口间隔离度大于21dB。(3)实现了频率和带宽可重构的滤波贴片天线,该天线具有连续可调的频率(2.05—2.52GHz)和带宽(2.2%—21.3%),不同状态的增益6.4—7.6dBi,而且各个状态保持着带通滤波响应和二次谐波抑制功能。
【图文】：

综合设计,天线阵列,滤波器

5]。如图 1-3 所示，2015 年Jiang 和 Wern并将其用于可穿戴设备。该设计采用功分接两个滤波器作为馈电电路，双馈激励在中间层，层叠的摆放方式一定程度上减、增益 5.2dBi。该作者还设计了一路滤波发现第一阶段综合设计的滤波天线有一个即分 2 步完成：分别设计同一频段的滤波设计 2 个器件的时候，几乎可以不用考虑合设计的可重构滤波天线。将 3 个不同频线的馈线[38],[39], 可重构滤波器连接天线统滤波器，频率选择表面（FSS）也用于设计类似，所以也将其归入滤波器的综合

综合设计,圆极化,天线,频率选择表面

(b)图 1-3 综合设计圆极化滤波天线频率选择表面添加到喇叭天线的口径上改水平[46]。后续有多个将频率选择表面添加个阶段大约是 2009 年，台湾国立交通大学会议上首次明确提出在该滤波天线设计的最后一阶谐振器[53],[54]。这样天线和滤谐振也展宽了天线带宽。由于该类设计波器的联合（协同）设计。其实早在 20合到微波器件——滤波器，已经为滤波天二阶滤波器，在垂直耦合的谐振器的顶部
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN822

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