低剖面不同极化层叠微带天线技术研究

发布时间：2022-09-27 17:20

　　微带天线广泛用于当前无线通信系统中,具有多样结构,其中层叠微带天线可满足宽带等需求。伴随设备共形、扁平化的发展,低剖面、高性能层叠微带天线成为迫切需要。保持层叠微带天线低剖面同时,如何扩展带宽,提高增益,降低单元间互耦等问题已成为宽带层叠微带天线实用化亟待解决的关键技术及难点。为减轻人工设计负担,基于智能优化算法设计微带天线新结构是值得研究的主题。进一步,基于层叠微带天线特性研究其应用场景对改善生产生活具有重要意义。本文研究了层叠微带天线低剖面条件下的带宽扩展、极化转换、双线极化隔离等科学问题,并提出了卓有成效的解决方案。此外,通过利用智能优化算法来辅助层叠微带天线的设计与优化,得到不同极化的天线。本文主要的研究内容概括如下:1.提出通过并联低互耦近场耦合谐振器方式扩展层叠微带天线的阻抗带宽。首先,针对层叠结构不易引入随尺寸变化的强谐振,利用层间电磁耦合和改进的SRR,设计一叠放弯折开口谐振环（Meandered Split Ring Resonator,MSRR）的双频微带天线。探索了在MSRR上加载有源变容二极管以及NICs（Negative Impedance Convertor... 

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 层叠微带天线设计技术及研究难点
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 线极化层叠微带天线
        1.3.2 圆极化层叠微带天线
        1.3.3 双线极化层叠微带天线
        1.3.4 智能优化算法用于微带天线设计
    1.4 论文主要研究内容与创新点
    1.5 论文结构安排
2 层叠微带天线理论基础
    2.1 矩形、椭圆形微带天线基本理论与特征
        2.1.1 矩形微带天线
        2.1.2 椭圆形微带天线
    2.2 层叠微带天线基本理论与特征
        2.2.1 层叠寄生单元的矩形微带天线
        2.2.2 层叠寄生单元的椭圆形微带天线
        2.2.3 层叠单元间的互耦
        2.2.4 空气隙及介质覆层对层叠微带天线性能的影响
    2.3 层叠微带天线的多谐振模式
    2.4 本章小结
3 带宽扩展的线极化层叠微带天线
    3.1 引言
    3.2 层叠寄生单元的双频双层微带天线
        3.2.1 层叠寄生单元MSRR的双频微带天线
        3.2.2 MSRR加载等效变容二极管的频率可调的双频微带天线
        3.2.3 MSRR加载NIC等效阻抗的双层微带天线
    3.3 带宽扩展的带有低互耦近场谐振寄生单元的双层微带天线
        3.3.1 SSRRs设计
        3.3.2 天线设计和性能分析
    3.4 本章小结
4 低剖面圆极化层叠微带天线
    4.1 引言
    4.2 单层圆极化椭圆形微带天线
        4.2.1 设计基础
        4.2.2 天线设计及性能分析
    4.3 带有由双半圆形谐振环组成圆极化器的低剖面双层微带天线
        4.3.1 圆极化器和圆极化微带天线设计
        4.3.2 实验结果及分析
    4.4 本章小结
5 低剖面宽带双线极化层叠微带天线
    5.1 引言
    5.2 层叠寄生单元扩展带宽的低剖面双线极化微带天线
        5.2.1 天线设计
        5.2.2 仿真结果
    5.3 带有窄空气隙的低剖面双线极化多层寄生微带阵列天线
        5.3.1 天线设计
        5.3.2 天线电流分布及SCSRRs分析
        5.3.3 实验结果和分析
    5.4 本章小结
6 模拟退火算法用于双层微带天线设计的研究
    6.1 引言
    6.2 模拟退火算法
    6.3 模拟退火算法用于创建枝节结构
        6.3.1 设计流程
        6.3.2 双层微带天线设计
        6.3.3 初步的枝节结构
        6.3.4 优化后的天线结构及性能
    6.4 MIMO天线设计与分析
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A 者在攻读学位期间发表的论文目录
    B 者在攻读学位期间已申请专利
    C 者在攻读学位期间承担的科研项目目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种电磁耦合馈电双极化毫米波微带天线设计[J]. 宋立众,聂玉明,段舒雅.  哈尔滨工业大学学报. 2015(11)



本文编号：3681286