基于微带馈电的滤波天线的研究与设计

发布时间：2017-06-30 16:10

  本文关键词：基于微带馈电的滤波天线的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滤波天线是指集天线的辐射特性与滤波功能于一体的多功能微带天线,它将射频前端的滤波器和天线进行协同设计,对一些特定频段进行带外抑制。这种天线不仅可以减少器件间的能量损耗,还可省去传统滤波器与天线直接级联所需的附加匹配网络,其特有的小型化、宽频带与多功能特性,可为现代无线通信系统中射频前端的小型化设计提供较大的自由度。基于此,本文首先论述了无源器件中滤波器和天线的工作原理与实现方式;然后按照其应用领域,仔细地探讨和分析了滤波天线实现的相关技术;最后分别对具有线极化和圆极化特性的滤波天线的设计与实现展开了深入的研究,主要工作包括以下几个方面:首先,就传统滤波天线直接级联设计的不足,借助于滤波天线的协同设计方法,提出一款具有低通特性的辐射天线。在设计中,根据其工作频段、极化特性和辐射性能等设计指标,将哑铃型的DGS(缺陷地结构)嵌入已设计好的双频天线的部分接地板上,实现谐振结构的滤波特性。仿真结果表明,微带馈线下方嵌入的DGS谐振结构,可有效地抑制T型贴片所产生的高频电流信号,改善低频通带,使其频率谐振范围覆盖WLAN 2400MHz,WCDMA 2100MHz,LTE 2300/2500/2600/2800MHz等频段,并在2.4GHz的中心频点上维持稳定的全向性辐射。另外,该线极化滤波天线的测量结果与仿真结果基本吻合,可较好地应用于个人移动终端。其次,结合圆极化天线在北斗终端的应用指标,采用叠层设计,将滤波功分器与缝隙加载的辐射贴片进行集成设计,提出一款可覆盖北斗L频段、B1频段和GPS的L1频段的圆极化滤波天线。在设计过程中,对比和分析了有/无L型开路枝节加载的微带馈电网络的滤波性能,并将二者分别作为天线底层的馈电网络对整体结构进行联合仿真优化,观察和对比两种情况下天线的辐射性能。仿真结果表明,移相器末端加载了L型开路枝节的馈电网络具有较好的带外抑制性能,使所设计的宽带圆极化滤波天线获得64.4%的阻抗带宽和55.6%的轴比带宽。然后,将无L枝节加载的辐射天线的上层辐射贴片旋转90°,获得改进型的圆极化辐射天线。利用滤波天线实现的其它方式,将圆极化天线辐射贴片上刻蚀两个正交的领结型缝隙,通过各谐振区域的模式叠加,获得频段范围为1.15GHz-2.06GHz的改进型滤波天线,可应用于北斗终端,与其它卫星通信系统实现兼容与互操作。最后,将所制作的圆极化滤波天线进行测试,并根据圆极化的极化分解特性,给出了其远场测试原理和测试步骤。通过对比其仿真与测试结果,验证了该圆极化滤波天线的辐射性能。
【关键词】：滤波天线 线极化 圆极化 DGS谐振结构 功分移相馈电网络
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 线极化滤波天线的研究10-12
• 1.2.2 圆极化滤波天线的研究12-13
• 1.3 论文主要工作和结构安排13-15
• 第2章 微波滤波器和天线的基础理论15-29
• 2.1 微波滤波器概述15-17
• 2.1.1 滤波器的基本分类15
• 2.1.2 滤波器的主要性能参数15-17
• 2.2 微带天线的基础理论与馈电分析17-23
• 2.2.1 天线的主要性能参数18-20
• 2.2.2 天线极化理论20-22
• 2.2.3 微带天线的馈电分析22-23
• 2.3 微带天线的宽带与小型化技术23-27
• 2.3.1 微带天线的宽带/多频技术23-25
• 2.3.2 微带天线的小型化技术研究25-27
• 2.4 滤波天线的理论分析27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 基于微带馈电的宽带线极化滤波天线设计29-41
• 3.1 基于微带馈电的双频单极子天线设计29-32
• 3.1.1 双频天线结构设计29-30
• 3.1.2 双频天线仿真与分析30-32
• 3.2 具有DGS结构加载的宽带线极化滤波天线设计32-39
• 3.2.1 滤波天线的结构设计33-34
• 3.2.2 滤波天线的性能分析与讨论34-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第4章 基于微带馈电的宽带圆极化滤波天线设计41-65
• 4.1 宽带馈电网络设计41-50
• 4.1.1 功分移相网络设计原理与分析42-46
• 4.1.2 功分移相馈电网络的结构设计46-47
• 4.1.3 移相馈电网络仿真分析47-50
• 4.2 宽带圆极化滤波天线设计50-57
• 4.2.1 圆极化滤波天线设计50-51
• 4.2.2 相关参数对圆极化滤波天线的性能影响51-53
• 4.2.3 具有滤波特性的辐射天线的性能分析与讨论53-55
• 4.2.4 圆极化滤波天线与无L枝节加载的辐射天线的性能对比55-57
• 4.3 改进的宽带圆极化滤波天线设计57-63
• 4.3.1 改进型的宽带圆极化天线设计57-59
• 4.3.2 改进的滤波天线设计59-60
• 4.3.3 改进的滤波天线的工作性能分析60-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 滤波天线的实物加工与测量65-75
• 5.1 滤波天线的实物加工65-66
• 5.2 滤波天线的S参数测试66-68
• 5.3 滤波天线的远场测试68-74
• 5.3.1 远场测试原理69-71
• 5.3.2 天线的测试步骤与测试结果71-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第6章 总结与展望75-77
• 6.1 本文的主要工作与创新75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：502541