方向图可重构平面天线研究

发布时间：2017-09-06 03:33

  本文关键词：方向图可重构平面天线研究

  更多相关文章： 可重构天线 方向图可重构天线 开关 带宽

【摘要】：天线是无线通信系统不可缺少的部分,随着现代无线通信系统朝着大容量、多功能、超宽带的方向发展,对天线的要求也越来越高。可重构天线因具有体积小、功能多、易实现分集等优点获得了极大的关注。可重构天线通过加载电子器件等方式改变天线电流分布,使其具有多种工作模式,形成多个天线在功能上的叠加,既满足了无线系统发展的需求,又减少了通讯平台上天线的数目,简化了电磁环境,因此具有较高的研究价值。可重构天线可分为频率可重构天线、极化可重构天线、方向图可重构天线。方向图可重构天线有着可根据工作环境实时改变方向图的指向,避免信号干扰,提高工作安全性,节省系统功率等优点,因此成为近年来的研究热点。目前方向图可重构天线有许多亟待解决的问题,比如将复杂的天线简单化、扩展天线带宽、提高定向辐射可重构天线定向性等。本文主要研究方向图可重构平面天线,研究内容主要包括三个方面:1、简要介绍了方向图可重构天线的研究背景及意义、国内外研究现状、天线的基本原理及可重构天线相关知识。在此基础上,提出了一种基于单极子环的方向图可重构平面天线,其工作频段为2.3-2.5 GHz,平均增益约为4.6 dBi。该天线可通过改变开关的工作状态,在两相反方向实现方向图可重构,具有结构简单,性能稳定的特点。2、研究了基于弯折偶极子的高定向性平面天线,深入探讨了这种天线实现高定向性的机理,并以此为依据,提出了一种基于弯折偶极子的方向图可重构平面天线。采用理论和实际仿真结合的方式,验证了该天线实现高定向性方向图可重构的可行性。该天线为平面结构,利用巴仑耦合馈电,通过改变加载于巴仑上的开关的状态,天线可在两相反方向实现方向图可重构。但该天线的相对带宽仅5.4%,不足以达到宽带要求,需进一步改善。3、为提高上述基于弯折偶极子的方向图可重构平面天线的性能,研究了扩展其带宽的方法。通过在该天线的附近引入寄生单元,在弯折偶极子上方添加直偶极子,有效的扩展了天线的带宽,最终提出了一种改进型的基于弯折偶极子的宽带方向图可重构天线,该天线结构简单且定向性较好(满足2.25-2.65 GHz频段内F/B15 dB)。实测结果表明该天线阻抗带宽约为32.6%,覆盖1.98-2.75 GHz频段;方向图带宽约为20.8%(满足2.15-2.65 GHz频段内F/B10 dB),天线平均增益约为5 dBi。
【关键词】：可重构天线 方向图可重构天线 开关 带宽
【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】：TN822
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景及其意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 方向图可重构平面天线12-19
• 1.2.2 实现方向图可重构天线的器件或媒质19-21
• 1.3 本论文的内容安排及主要工作21-23
• 第二章 天线基础理论与微波开关基本知识23-34
• 2.1 引言23
• 2.2 天线基础理论23-30
• 2.2.1 天线的主要参数23-25
• 2.2.2 实现方向图可重构天线的基本类型25-30
• 2.2.2.1 理想偶极子天线25-28
• 2.2.2.2 单极子天线28-29
• 2.2.2.3 八木天线29-30
• 2.3 微波开关基本知识30-33
• 2.3.1 PIN二极管的基本知识30-32
• 2.3.2 PIN开关管的偏压32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 基于单极子环的方向图可重构天线34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 天线结构34-37
• 3.3 开关及其偏置电路37-38
• 3.4 天线仿真结果38-41
• 3.5 参数分析41-44
• 3.6 实物制作与测试结果44-48
• 3.7 本章小结48-49
• 第四章 弯折偶极子方向图可重构天线理论49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 弯折偶极子天线结构49-51
• 4.3 弯折偶极子天线高定向性原理分析51-56
• 4.4 基于弯折偶极子的方向图可重构天线56-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 基于弯折偶极子的宽带方向图可重构天线61-79
• 5.1 引言61
• 5.2 寄生单元对天线性能的改善61-64
• 5.3 直偶极子对天线性能的改善64-67
• 5.4 天线结构67-69
• 5.5 开关及其偏置电路69
• 5.6 天线仿真结果69-72
• 5.7 参数分析72-74
• 5.8 实物制作与测试结果74-77
• 5.9 本章小结77-79
• 总结和展望79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

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本文编号：801950