印制宽带天线和双通带滤波器的研究

发布时间：2017-08-22 14:05

  本文关键词：印制宽带天线和双通带滤波器的研究

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【摘要】：在微波毫米波通信系统中,天线发挥着非常重要的作用。随着天线行业的迅速发展,人们对天线的小型化、宽频带、高增益等方面均提出了更高的要求。由于圆极化和双极化天线具有较强的抗干扰性,在民用基站和卫星通信系统中具有广泛应用。因此,研究和设计此类天线是目前的研究热点之一。滤波器在微波毫米波通信系统中起到连接天线与后端放大电路的重要作用,其选频特性对接收系统性能具有较大影响。多通带滤波器可有效滤除干扰信息,在多个通带内实现信号传输,可用于Wideband Code Division Multiple Access(WCDMA)和Wireless Local Area Network(WLAN)系统中。因此,研究高性能、小型化、多频带的滤波器也是非常有必要的。本文正是在这种背景下提出的,主要研究了两款圆极化与双极化天线,并分别基于并联谐振方式和阶梯阻抗谐振(Stepped Impedance Resonator,SIR)方式设计了两款可覆盖WLAN系统工作频段的双通带滤波器。首先,将两个贴片振子垂直交叉耦合,并在天线底部利用相位差为90°的微带功分网络馈电,设计了一款圆极化天线。该天线可在1.75~2.5 GHz频段内实现天线轴比小于3dB,相对带宽达35%,有效拓展了天线轴比带宽。其次,对该圆极化天线进行改进,通过在其顶部增加寄生贴片,设计了一款3dB轴比带宽为1.1~1.7 GHz的新型圆极化天线,其相对带宽可达42.8%,同时降低了天线剖面。再次,根据Vivaldi天线原理,设计了一款可覆盖S波段的双极化天线,该天线可在1.5~3.6 GHz频段内实现S11小于-15 dB,相对带宽可达82.3%。最后,通过对微带滤波器理论进行深入分析,研究并设计了两款不同结构的双通带滤波器。分别为:并联谐振器型双通带滤波器(通带为2.35~2.50 GHz和5.05~5.35 GHz)与改进型SIR双通带滤波器(通带为2.35~2.56 GHz和5.11~5.33 GHz)。这两种双通带滤波器均可覆盖WLAN通信系统的2.4 GHz和5.2 GHz工作频段,并可实现信号在两通带内的良好传输。另外,本文还对以上设计成果进行了实验研究,完成了器件的实物加工与测试。其实验结果与仿真结果良好吻合,进一步验证了结果的正确性与有效性。
【关键词】：双极化 圆极化 微带天线 双通带滤波器 宽频带 小型化
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713;TN821.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 微带天线研究现状10-14
• 1.2.2 微带滤波器研究现状14-16
• 1.3 研究内容及创新点16-17
• 1.4 论文结构安排17-19
• 第2章 基本原理19-32
• 2.1 微带天线基本原理19-24
• 2.1.1 微带天线结构及分析方法19-20
• 2.1.2 微带天线极化理论20-24
• 2.2 微波滤波器基本原理24-28
• 2.2.1 单通带滤波器基本理论24-26
• 2.2.2 双通带滤波器基本理论26-28
• 2.3 仿真软件基本原理28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 圆极化天线设计32-54
• 3.1 圆极化微带天线理论分析32-34
• 3.1.1 圆极化天线单元分析32-33
• 3.1.2 圆极化天线综合分析33-34
• 3.2 圆极化微带天线仿真设计34-47
• 3.2.1 天线单元仿真设计34-42
• 3.2.2 馈电网络仿真设计42-44
• 3.2.3 圆极化天线综合仿真设计44-47
• 3.3 圆极化天线实验研究47-53
• 3.3.1 圆极化天线测试方法47-48
• 3.3.2 圆极化天线测试结果48-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 S波段双极化VIVALDI天线设计54-66
• 4.1 VIVALDI天线理论分析54-56
• 4.1.1 脊线理论分析54-55
• 4.1.2 馈线理论分析55-56
• 4.2 VIVALDI天线仿真设计56-60
• 4.2.1 单极化Vivaldi天线仿真设计56-57
• 4.2.2 双极化Vivaldi天线仿真设计57-60
• 4.3 VIVALDI天线实验研究60-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第5章 双通带滤波器设计66-78
• 5.1 基于奇偶模谐振器的双通带滤波器设计66-70
• 5.1.1 奇偶模谐振器理论分析66-69
• 5.1.2 奇偶模谐振器双通带滤波器仿真设计69
• 5.1.3 奇偶模谐振器双通带滤波器实验研究69-70
• 5.2 基于SIR谐振器的双通带滤波器设计70-77
• 5.2.1 SIR谐振器理论分析72-73
• 5.2.2 SIR谐振器双通带滤波器仿真设计73-75
• 5.2.3 SIR谐振器双通带滤波器实验研究75-77
• 5.3 本章小结77-78
• 第6章 结论与展望78-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-88
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果88

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本文编号：719539