三极化电容加载缝隙天线的研究

发布时间：2017-09-25 04:06

  本文关键词：三极化电容加载缝隙天线的研究

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【摘要】：多输入多输出(Multiple Input Multiple Output:MIMO)技术在发射功率和频宽不变的条件下,可以成倍提高通信系统的容量。多极化MIMO技术能有效地利用空间自由度,在相同体积内,三极化通信系统能获得单极化通信系统三倍的信道容量。为实现多极化MIMO系统,多极化天线的设计显得至关重要。本文研究了三极化电容加载缝隙天线,主要工作如下。(1)提出了一种电容加载的槽线传输线,该传输线在缝隙间加载电容,可以减低槽线的特性阻抗和降低槽线主模的相速,为天线的小型化奠定基础。(2)提出来一种电容加载的缝隙天线。该天线组合了电容加载低阻槽线和普通槽线,形成阶跃阻抗缝隙天线,减小了天线的电长度;同时在缝隙周围导体面上加入了周期性的短截缝,进一步减小了天线的电长度。仿真分析了电容加载位置、短截缝尺寸等参数对天线性能的影响,并在此基础上优化出了一组尺寸,并手动调节电容的加载位置以弥补仿真时的误差。研制的小型化电容加载缝隙天线,其外框长宽分别为35mm和30mm,中心缝隙长宽分别为30mm和2mm。实测的工作频点为2.43GHZ,带宽为150MHZ,2.4GHz整个E面的主极化与交叉极化比大于10dB。此小型化天线可以应用于对体积有限制的场景。(3)提出了微带馈电的三极化共址电容加载缝隙天线,此三极化天线结构对称。研制的微带馈电三极化共址电容加载缝隙天线的工作频带为2.3GHz-2.43GHz,测量带宽为130MHz,天线各端口间的隔离度为-25.1dB,整个E面上,主极化与交叉极化比均大于10dB。此天线适用于极化纯度和隔离度要求较高的场景,尤其是散射较为丰富的环境中的极化分集应用。本文设计的小型化多极化天线具有较高的极化纯度和隔离度,辐射方向性图完整,有利于提高MIMO系统子信道之间的隔离度,提高系统的性能。
【关键词】：三极化 缝隙天线 电容加载 MIMO 小型化
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN823.24
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究意义8-9
• 1.2 研究历史和现状9-14
• 1.2.1 多极化天线技术的发展9-12
• 1.2.2 缝隙天线的研究现状12-14
• 1.3 论文主要工作和安排14-16
• 第二章 电容加载缝隙天线的基本原理16-30
• 2.1 多极化天线的性能参数16-19
• 2.1.1 多端口天线的S参数16-17
• 2.1.2 天线的方向图17-18
• 2.1.3 天线的带宽18
• 2.1.4 天线的极化18-19
• 2.2 缝隙天线基本原理19-23
• 2.2.1 缝隙天线辐射机理19-22
• 2.2.2 缝隙天线的馈电方式22-23
• 2.2.3 缝隙天线带宽23
• 2.3 阶跃阻抗谐振器23-26
• 2.3.1 传输线谐振器24
• 2.3.2 阶跃阻抗谐振器24-26
• 2.4 电容加载槽线26-28
• 2.4.1 加载电容的低阻抗槽线26-27
• 2.4.2 电容加载阶跃阻抗谐振器27-28
• 2.5 天线间的互耦28-29
• 2.5.1 互耦28
• 2.5.2 天线的互耦对方向图的影响28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 微带耦合馈电的缝隙天线30-49
• 3.1 天线单元的研究分析30-33
• 3.1.1 介质基片的选择30
• 3.1.2 馈电方式的选择30
• 3.1.3 基本缝隙天线单元的结构30-31
• 3.1.4 基本缝隙天线单元的性能31-33
• 3.2 加载电容阶跃阻抗的缝隙天线33-35
• 3.2.1 加载电容的缝隙天线结构33-35
• 3.2.2 加载电容的缝隙天线的实物图35
• 3.3 加载电容缝隙天线的参数扫描和分析35-41
• 3.3.1 短截缝隙长度对性能影响35-37
• 3.3.2 短截缝隙周期对性能影响37-38
• 3.3.3 短截缝隙宽度与周期比对性能影响38-39
• 3.3.4 加载电容的值对谐振频率影响39-40
• 3.3.5 加载电容的个数对谐振频率的影响40
• 3.3.6 电容加载位置对性能影响40-41
• 3.4 加载电容的手动调试41-45
• 3.4.1 电容加载位置和个数的调试42-43
• 3.4.2 馈线长度和位置的调试43-45
• 3.5 加载电容的缝隙天线的性能45-47
• 3.5.1 天线的S参数45-46
• 3.5.2 天线方向图46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 三极化缝隙天线49-57
• 4.1 引言49
• 4.2 三极化缝隙天线的设计49-52
• 4.2.1 三极化缝隙天线的结构49-50
• 4.2.2 三极化缝隙天线的S参数和方向图50-52
• 4.3 加载电容阶跃阻抗的三极化缝隙天线52-55
• 4.3.1 加载电容阶跃阻抗三极化天线结构图52-53
• 4.3.2 三极化加载电容缝隙天线S参数和方向图53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 参考文献59-62
• 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利62-63
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目63-64
• 致谢64

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本文编号：915250