小型化多频微带天线及功分器的研究与设计

发布时间:2018-03-13 23:10

  本文选题:微带天线 切入点:低剖面 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:接发天线和功率分配器在无线通信系统中都起着至关重要的作用,同时,微带贴片天线具有质量轻、体积小、刨面低、成本廉价以及容易与无源器件集成等优点,所以微带天线和功率分配器逐渐成为近些年通信领域研究的热门。本文一开始阐述了微带天线、功率分配器目前的发展情况,然后说明了微带天线的小型化、多频化以及功率分配器的研究背景和最新进展。其次,设计了两款开槽与添加枝节相结合的微带贴片天线,第一款天线尺寸为48 mm×47 mm×1.5mm,使用HFSS软件仿真后得到1.495 GHz-1.66 GHz,1.75 GHz-1.945 GHz,2.355GHz-2.7 GHz和3.4 GHz-3.6 GHz四个工作频段,能够覆盖Bluetooth/FDD-LTE/TD-LTE/WLAN/WIMAX等系统,可以很好的应用在于移动终端上。第二款天线是在第一款天线的原始模型基础上,将枝节添加到了接地板上,其尺寸为30 mm×21 mm×1.5 mm,相比于第一款天线,尺寸缩减了82%,形成2.285GHz-2.332 GHz,3.4 GHz-3.61 GHz,4.15 GHz-4.5 GHz和4.7 GHz-5.9 GHz四个阻带,可以很好的覆盖第五代(5G)移动通信的候选频段的低频段部分(4.4GHz-4.5 GHz,4.8 GHz-4.99 GHz),还可以覆盖TD-LTE/IMAX/WIFI等通信频段。随后将天线进行了实物的加工,通过相关仪器测试出所设计的微带贴片天线指标和仿真值符合较好,为5G的研究提供了新的设计方法。最后,根据项目需求,以及为了提高天馈系统中的固态放大器输入信号的相位一致性,本文利用在谐振腔中添加耦合导体的新型方法,解决了传统的带状线功分器需要在前后级进行相位补偿的问题。设计的模型用同轴线作为输入输出端口,再将T型结构带状线与径向线通过四分之一波长阻抗变换器进行连接,优化设计一种新型的C波段高相位一致性的六路功分器,测试结果与CST仿真结果符合较好。在工作频段5.3 GHz-5.9 GHz内,输入端口回波损耗小于-18.3 dB,输出口回波损耗小于-15.3 dB,相位一致性好于±1o,插入损耗小于0.2 dB。
[Abstract]:Both the receiving antenna and the power divider play an important role in the wireless communication system. At the same time, the microstrip patch antenna has the advantages of light weight, small size, low planing, low cost and easy integration with passive devices. Therefore, microstrip antennas and power dividers have gradually become a hot topic in the field of communication in recent years. This paper first describes the development of microstrip antennas and power dividers, and then explains the miniaturization of microstrip antennas. The research background and recent development of multi-frequency and power divider are introduced. Secondly, two microstrip patch antennas are designed, which are combined with additional branches. The size of the first antenna is 48mm 脳 47mm 脳 1.5mm. The 1.495 GHz-1.66 GHz 1.75 GHz-1.945 GHz 2.355GHz-2.7 GHz and 3.4 GHz-3.6 GHz are obtained by simulation with HFSS software, which can cover Bluetooth/FDD-LTE/TD-LTE/WLAN/WIMAX and other systems. The second antenna, which is based on the original model of the first antenna, adds a branch to the floor, and its size is 30 mm 脳 21 mm 脳 1.5 mm, compared with the first antenna. The size is reduced by 82 pieces, forming 2.285 GHz to 2.332 GHz, 3.4 GHz-3.61 GHz, 4.15 GHz-4.5 GHz, and 4.7 GHz-5.9 GHz, It can well cover the candidate frequency band of the fifth generation 5G mobile communication, which is 4.4GHz-4.5 GHz, 4.8 GHz-4.99 GHz, and can also cover the communication band such as TD-LTE/IMAX/WIFI. Subsequently, the antenna is processed in kind. The parameters of the microstrip patch antenna designed are in good agreement with the simulation value, which provides a new design method for the research of 5G. Finally, according to the requirements of the project, In order to improve the phase consistency of the input signal of the solid-state amplifier in the antenna feed system, a new method of adding coupling conductors to the resonator is proposed in this paper. This paper solves the problem that the traditional strip line power divider needs phase compensation at the front and back stage. The designed model uses coaxial line as the input and output port, and then connects the T-type structure strip line to the radial line through 1/4 wavelength impedance converter. A novel C-band six-way power divider with high phase consistency is designed and optimized. The test results are in good agreement with the CST simulation results. In the operating frequency range of 5.3 GHz-5.9 GHz, a new type of six-way power divider with high phase consistency is designed. The echo loss of the input port is less than -18.3 dB, the return loss of the output port is less than -15.3 dB, the phase consistency is better than 卤1o, and the insertion loss is less than 0.2 dB.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN822

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本文编号:1608554

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