滤波天线设计及其应用研究
本文选题:滤波天线 + 整流天线 ; 参考:《南京理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着无线电技术的发展,电子系统向低功耗、多功能、集成化方向发展。微波能量采集、多功能共口径天线顺应这一发展成为热点研究方向。而滤波天线作为天线和滤波器两种部件的集成化设计,也得到广泛的关注。本文针对微波能量采集系统中的整流天线和卫星通信系统中的双频双圆极化共口径天线,研究滤波天线的设计,实现特定的应用需求。主要工作内容如下:第一,阐述了滤波天线及其在相关应用中的研究现状,针对特定应用讨论了滤波天线以及紧致微带谐振单元(CMRC)滤波器和阶跃阻抗环形滤波器两种小型化滤波器的设计方法。第二,针对微波能量采集应用,设计了一款工作频段为2.3GHz到2.6GHz的宽带整流天线。接收天线结合了 CMRC滤波器和宽带U型缝微带天线,实现了宽带谐波抑制能力,二次和三次谐波频率上的回波损耗均小于O.1dB;整流电路采用对低输入功率敏感的二极管和微带匹配电路,在宽带内具有稳定的整流效率。第三,利用滤波天线单元改善共口径天线的隔离,在单层介质基片上实现了双频双圆极化微带天线阵列研制。采用小型化高选择特性的滤波器和圆极化微带贴片,实现了具有陡峭截止特性的滤波天线单元,然后通过微带双工器构成双频双圆极化单元,再利用单副并馈网络扩展成阵列。滤波天线单元有效改善了不同频率单元之间的隔离,能够使两个单元的工作频率(8.6GHz/8.2GHz)之比低至1.04。以这种滤波天线作为单元研制了 16元和64元阵列,测试结果表明天线阵列在两工作频率上具有良好的圆极化辐射性能,交叉极化隔离良好。该设计利用滤波天线保证了良好的隔离,单层基片保证加工的精度与便利,同时滤波天线方案具有良好的可扩展性,因此具有广泛的应用前景。本文将滤波天线引入微波能量采集系统和卫星通信系统中,成功设计出一款宽带整流天线和一款双频双圆极化微带阵列天线,实现了特定的应用需求,具有良好工程应用价值。
[Abstract]:With the development of radio technology, electronic systems are developing towards low power consumption, multi-function and integration. Microwave energy acquisition and multi-function common aperture antenna have become a hot research direction. As the integrated design of antenna and filter, filter antenna has been paid more and more attention. In this paper, the design of filter antenna is studied for the rectifier antenna in microwave energy acquisition system and the dual-frequency dual-circular polarization common aperture antenna in satellite communication system. The main work is as follows: first, the research status of filter antenna and its application in related fields is described. The design methods of filter antenna, compact microstrip resonance unit (CMRC) filter and step impedance ring filter are discussed for specific applications. Secondly, a broadband rectifier antenna with 2.3GHz to 2.6GHz is designed for microwave energy acquisition. The receiving antenna combines the CMRC filter and the broadband U-shaped slot microstrip antenna to achieve broadband harmonic suppression. The return loss at the second and third harmonic frequencies is less than 0.1 dB, and the rectifier circuit uses diode and microstrip matching circuits which are sensitive to low input power and have stable rectifying efficiency in broadband. Thirdly, using filter antenna unit to improve the isolation of common aperture antenna, a dual-frequency dual-circularly polarized microstrip antenna array is developed on a single-layer dielectric substrate. A filter antenna unit with steep cutoff characteristics is realized by using a miniature filter with high selectivity and circular polarization microstrip patch. Then a dual-frequency double-circular polarization cell is constructed by a microstrip duplex and then expanded into an array by using a single-pair doubly-fed network. The filter antenna unit can effectively improve the isolation between different frequency units, and can make the ratio of operating frequency of two units as low as 1.04GHz / 8.2GHz). Using this filter antenna as a unit, 16-element and 64-element arrays are developed. The experimental results show that the array has good circular polarization radiation performance and good cross-polarization isolation at two operating frequencies. In this design, the filter antenna is used to ensure good isolation, the single-layer substrate ensures the accuracy and convenience of machining, and the filter antenna scheme has good expansibility, so it has a wide application prospect. In this paper, the filter antenna is introduced into the microwave energy acquisition system and the satellite communication system. A broadband rectifier antenna and a dual-frequency dual-circularly polarized microstrip array antenna are successfully designed, which meet the specific application requirements and have good engineering application value.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN827
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,本文编号:1800430
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