超宽带方向图可重构介质谐振器天线设计

发布时间：2017-08-19 07:18

  本文关键词：超宽带方向图可重构介质谐振器天线设计

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【摘要】：超宽带(Ultra-Wideband,UWB)无线通信技术具有传输速率快、安全性高、多径分辨能力强等特点,在10m内的近距离通信上,是蓝牙技术的替代者,在远距离通信上,可应用于WPAN、室内无线传感器网络以及室外点对点网络等。超宽带天线作为无线通信接收和发射信号的通道,对整个超宽带系统的性能有着重要影响。利用方向图重构技术能够调节超宽带天线的辐射范围,提升空间动态覆盖率,同时还可以适当调整天线的方向图形状,增强天线的增益,提升在不同环境下接收信号的能力,对增强超宽带天线的性能有很大的帮助,具有很强的研究价值。本文主要针对超宽带方向图可重构天线展开研究与分析,利用水平全向辐射与垂直定向辐射两种方向图分时组合,实现了半球空间的动态覆盖。论文首先介绍了超宽带天线的研究背景及意义,以及超宽带天线与可重构技术的研究现状。其次,研究设计了一种小型化超宽带1bit移相器,包括超宽带180°移相射频电路和偏置电路的分析与设计;在此基础上,进一步研究了一种超宽带同相/反相输出可切换射频网络;其中,该射频网络在3.1-10.6GHz的频带范围内同相输出相位偏差小于15°,反相输出相位偏差小于17°,幅度偏差小于1dB(除9.8GHz谐振点附近)。最后,设计了一种超宽带介质谐振器天线,并将研究的超宽带同相/反相输出可切换射频网络作为超宽带介质谐振器天线的馈电网络,实现一个超宽带方向图可重构介质谐振器天线,该超宽带方向图可重构天线具有垂直定向与水平全向两种辐射方向图结构,通过动态组合,能够实现了半球空间覆盖。
【关键词】：超宽带 可重构 相位差 偏置电路
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 超宽带天线与方向图可重构技术研究现状10-17
• 1.2.1 宽带天线发展历史10
• 1.2.2 超宽带天线研究现状10-13
• 1.2.3 方向图可重构技术研究现状13-17
• 1.3 本文主要研究内容及结构安排17-19
• 第二章 超宽带移相器与介质谐振器天线基本理论19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 移相器的基本原理19-21
• 2.2.1 开关线型移相器的原理19-21
• 2.2.2 移相器的主要技术指标21
• 2.3 介质谐振器天线的基本理论21-24
• 2.3.1 介质谐振器天线的工作原理22
• 2.3.2 介质谐振器天线的理论分析方法22-23
• 2.3.3 介质谐振器天线的指标23-24
• 2.4 一种超宽带方向图可重构天线的设计思路24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 一种超宽带 1BIT微带移相器设计26-48
• 3.1 引言26
• 3.2 基于微带—共面波导变换的超宽带 180°相移网络26-30
• 3.2.1 超宽带 180°相移网络结构27-28
• 3.2.2 超宽带 180°相移网络参数分析28-30
• 3.3 基于微带结构的超宽带偏置电路30-36
• 3.3.1 DGS结构的超宽带扇形分支线偏置电路31-34
• 3.3.2 电感元件与扇形分支线构成的超宽带偏置电路34-36
• 3.4 基于微带结构的１bit移相器36-40
• 3.4.1 超宽带 1bit移相器设计37-38
• 3.4.2 移相器仿真与实验结果分析38-40
• 3.5 超宽带同相/反相输出可切换射频网络40-47
• 3.5.1 超宽带同相/反相输出可切换射频网络结构设计41
• 3.5.2 功率分配器仿真结果分析41-43
• 3.5.3 实验结果及分析43-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 一种超宽带方向图可重构天线设计48-72
• 4.1 引言48
• 4.2 超宽带介质谐振器天线48-63
• 4.2.1 介质谐振器天线的谐振频率分析49-50
• 4.2.2 介质谐振器天线设计50-51
• 4.2.3 天线的参数分析51-54
• 4.2.4 天线的仿真结果分析54-63
• 4.3 超宽带方向图可重构天线设计63-71
• 4.3.1 天线结构设计64-65
• 4.3.2 天线的仿真结果分析65-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 总结与展望72-74
• 5.1 全文总结72
• 5.2 研究展望72-74
• 参考文献74-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文78-80

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