用于无线通信的水天线研究

发布时间：2017-08-12 10:17

  本文关键词：用于无线通信的水天线研究

  更多相关文章： 液体天线 水天线 介质谐振器天线 手机天线 加载天线

【摘要】：液体天线的出现,打破了传统固体天线的概念,其特有的性能和优势,为天线理论和应用开辟了一片新天地。液体天线是指用液体取代固体天线辐射单元所使用的固态材料,构成以液体为辐射单元的天线,与传统的固态天线相比,液体天线可塑性、可重构性强,具有低雷达散射截面,能有效改善电磁耦合特性,在无线通信方面具有很大的潜在应用价值,因此值得研究。水作为最常见的液体,除了具有液体的共性外还具有高介电常数、低成本、透明、无毒无害的特性,水天线是液体天线中最普通的一种天线,但目前水天线由于自身存在的一些缺陷制约了其在无线通信中的运用。本论文中,我们重点探讨的是水天线可重构性、宽带、小型化、高效率的理论与设计方法,丰富天线的理论与设计,推动新型液体天线在无线通信中的应用与发展,提出了几种可用于无线通信的水天线。本研究课题受国家自然科学基金面上项目(61171029)“手机MIMO天线研究”,和国家自然科学基金面上项目(61471172)“新一代WLAN 2.4/5.2/60GHz小型三频集成天线研究”的资助,课题主要创新工作包括:(一)基于单极子天线和八木天线工作机理,设计了一种水单极子天线,并以水单极子天线为单元提出了一种频率和方向图可重构的水单极子天线阵。通过改变激励单元的水柱高度可以实现频率可重构;通过位于坐标轴上的任意一个寄生单极子单元与中心单极子天线组合成二元准八木天线,天线实现了在坐标轴上方向图的可重构;通过分别位于不同坐标轴上的任意两个寄生天线单元和中心单极子天线的组合形成三单元天线阵,实现了在?(28)45?及?(28)-45?直线上方向图的可重构。天线具有较宽的工作带宽,在工作频段内具有较高的效率,适用于无线通信系统。(二)基于水的介质特性设计了两款缝隙耦合馈电层叠式水贴片天线,提出了一种通过模式匹配实现天线宽带化的方法,其中天线I工作在13TE?DRA(Dielectric Resonator Antennas)模式和01TM贴片天线模式,天线II的工作模式为11TE?和13TE?DRA模式,通过模式之间的良好匹配实现天线宽带化,且天线具有相对较高的效率,光学透明,外形美观。(三)基于水的高介电常数特性,用水作为天线的介质加载减小天线尺寸,提出了一种基于水加载的手机天线,天线整体尺寸为0.025??0.1??0.01?(890MHz),可兼容GSM/DCS/PCS/UMTS制式,在GSM频段增益在-0.82-0.15d Bi之间,效率在31%-50%之间;高频DCS/PCS/UMTS频段,天线增益在1.13-3.28d Bi之间,效率在64.5%-89.5%之间。
【关键词】：液体天线 水天线 介质谐振器天线 手机天线 加载天线
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TN828
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题的研究目的和意义11-13
• 1.3 国内外研究现状13-27
• 1.3.1 海水导体天线13-18
• 1.3.2 水介质谐振器天线和其他类型的介质天线18-22
• 1.3.3 混合水天线22-23
• 1.3.4 水加载天线23-25
• 1.3.5 液态金属天线25-26
• 1.3.6 液晶材料天线26-27
• 1.4 现状分析27-28
• 1.5 论文的主要研究内容28-29
• 第二章 水天线设计相关理论基础29-35
• 2.1 引言29
• 2.2 水的相关特性29-32
• 2.3 天线基本电参数32-34
• 2.3.1 天线方向性函数和方向图32
• 2.3.2 方向系数（Directivity）32-33
• 2.3.3 天线效率（Efficiency）和增益（Gain）33
• 2.3.4 天线的输入阻抗33-34
• 2.3.5 电压驻波比和回波损耗34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 频率和方向图可重构水单极子天线阵35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 单极子天线和八木天线相关特性35-37
• 3.2.1 单极子天线工作原理35-36
• 3.2.2 八木天线工作原理36-37
• 3.3 频率和方向图可重构水单极子天线阵37-55
• 3.3.1 水单极子天线设计37-47
• 3.3.2 频率和方向图可重构水单极子天线阵设计47-55
• 3.4 本章小结55-57
• 第四章 基于水的缝隙耦合馈电层叠式贴片天线57-76
• 4.1 引言57
• 4.2 介质谐振器天线相关理论基础57-60
• 4.2.1 介质谐振器工作原理57-58
• 4.2.2 介质谐振器理论分析58-60
• 4.3 基于水的介质谐振器天线设计60-75
• 4.3.1 基于水的缝隙耦合馈电层叠式贴片天线I60-70
• 4.3.2 基于水的缝隙耦合馈电层叠式贴片天线II70-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 基于水加载的手机天线研究76-91
• 5.1 引言76
• 5.2 天线结构设计76-77
• 5.3 天线性能及分析77-84
• 5.4 天线参数研究84-89
• 5.5 本章小结89-91
• 结论91-93
• 参考文献93-98
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果98-99
• 致谢99-100
• 附件100

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本文编号：661079