多电磁特性集成可重构贴片天线研究

发布时间：2021-07-03 14:59

　　为了适应工程应用中对接收发射信号的不同频带、极化、以及辐射方向的需求,可重构天线的研究日趋活跃。本文以多电磁特性可重构天线为核心,实现了分别针对单端口、双端口、以及多端口天线系统的可重构天线的设计。主要研究内容分为三个部分。第一部分为单端口可重构贴片天线研究。首先,对单端口超宽带频率可重构天线,包括超宽带单极天线,以及超宽带频率可调滤波器的实现进行了探索。通过在一个超宽带单极天线的馈电线上加载一个频率可重构的滤波器,实现了在超宽频带范围内的频率可重构天线设计。其次,对具有单频和双频两种频率工作模式,以及双线极化和线极化圆极化两种极化工作模式的单端口可重构天线进行了研究。通过在贴片天线上加载可重构的金属化通孔,实现了工作频率以及在不同频段上的极化特性分别进行可重构,从而实现了具有双频双线极化、双频圆极化和线极化、以及单频单线极化等不同的辐射特性的可重构天线设计。第二部分为双端口可重构贴片天线研究。为了满足4G通信基站对天线系统的需求,分别从贴片天线以及馈电网络两个角度出发,实现了极化可重构的双端口天线设计。在天线单元的设计中,通过改变贴片天线的形状,对贴片天线的工作带宽进行了优化;在天线... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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天线与滤波器结构示意图

第二章单端口可重构贴片天线研究(a)(b)(c)(d)图2-2天线的回波损耗特性及滤波器的频率可调范围(a)天线在100MHz到1GHz频段上的回波损耗;(b)天线在1GHz到2GHz频段上的回波损耗;(c)滤波器在100MHz到600MHz频段上的可调范围;(d)滤波器在500MHz到2GHz频段上的可调范围参与谐振，而是起到控制输入到输出端口能量耦合的作用。第二种状态是，并联电感L3和L,3接通，而电感L1和L,1断开。此时并联电感L3和L,3和串联电感L2和L,2都包含在谐振回路内，从而参与谐振。因此，当变容管的电容值在这两种不同状态下进行改变时，该电路获得了两个不同的谐振频率调节范围。如图2-2所示为该滤波器的频率响应特性。其中，图2-2(c)所示为滤波器在第一种状态下，即电感L1和L,1接通，而电感L3和L,3断开，时的频率响应特性；图2-2(c)所示为滤波器在第二种状态下，即电感L1和L,1断开，而电感L3和L,3接通，时的频率响应特性。在这两种状态下，变容管的电容值都是在1pF到12.5pF的范围内连续可调的，这一调节范围与市场上众多微波变容二极管的可调范围相符。如图2-2(c)所示，当变容二极管在上述范围进行调节时，滤波器在第一种状态9

电子科技大学博士学位论文(a)(b)(c)(d)图2-3频率可重构天线的回波损耗和增益特性(a)100MHz到600MHz频段上的回波损耗;(b)500MHz到2GHz频段上的回波损耗;(c)100MHz到600MHz频段上的增益;(d)500MHz到2GHz频段上的增益下的频率可调范围为200MHz到470MHz。滤波器在每个工作频点上都具有较高的选择性，同时，在整个频段上，滤波器都具有良好的阻抗匹配和较低的插入损耗。如图2-2(d)所示，当变容二极管在上述范围进行调节时，滤波器在第二种状态下的频率可调范围为700MHz到1.8GHz。且滤波器在这个频率范围内同样具有较高的选择性，良好的阻抗匹配，和较低的插入损耗。值得注意的是，该滤波器的频率调节时连续的，而图4-3中的频点距离不同的原因在于，仿真中所选取的电容值为固定的步长，但谐振频率随电容值的变化却是非线性的。2.1.3超宽带频率可重构滤波天线的设计将前述的超宽带单极天线与频率可调滤波器相结合，天线即获得了频率可重构的特性。如图2-3所示为该频率可重构天线的回波损耗特性。图中所示的工作频10


本文编号：3262806