极化可重构全向天线研究

发布时间：2017-12-17 03:19

  本文关键词：极化可重构全向天线研究

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【摘要】：可重构天线正成为下一代无线通信系统的核心技术之一,因而是目前天线理论与技术领域的研究热点;极化可重构是可重构天线的研究重点。由于全向天线无法实现方向图重构,极化重构对全向天线显得尤为重要,因此研究极化可重构全向天线具有明显必要性。同时,因为不同极化全向天线具有不同的天线结构,故极化可重构全向天线也是一个难点课题。在现代无线移动通信系统中,全向天线适用于点对多点通讯场合,而使用极化可重构天线技术,可以实现频率复用、提高通信系统容量和降低多径衰落产生的信号损耗,两者的有机结合在天线功能整合和减少天线数量方面将是未来天线系统的发展方向,具有广阔的应用前景。本文研究各种双极化形式可重构的全向天线,包括垂直/水平双极化可重构全向天线、±45°斜极化可重构全向天线、左/右旋圆极化可重构全向天线;论文最后研究利用极化分集技术提高分集增益的宽带垂直/水平双极化全向天线。具体研究工作包括以下几个方面:1.研究了一种垂直/水平双极化可重构全向天线。天线由四个围绕圆柱面放置的双偶极子阵、馈电网络、二极管和控制线路板组成。详细介绍了双偶极子实现垂直极化全向天线和水平极化全向天线的工作原理;设计了控制天线可重构状态转换部分的直流偏置电路,制作了天线模型。测试结果表明该天线具有良好的全向辐射特性,并且能够实现垂直极化和水平极化可重构功能。2.提出了一种±45°斜极化可重构全向天线。天线由四个围绕圆柱面放置的十字型振子阵、宽带馈电网络、二极管和控制线路板组成。研究了十字型振子实现+45°斜极化全向天线和-45°斜极化全向天线的工作机理,阐述了控制斜极化可重构状态转换的直流偏置电路的设计过程。对天线实物测试结果表明,该天线在1.9 2.2 GHz内,具有良好的±45°斜极化全向辐射特性,并可实现±45°斜极化可重构。3.构造了一种基于倾斜振子的左/右旋圆极化可重构全向天线。天线由四个围绕圆柱面放置的乘号振子阵、宽带馈电网络、二极管和控制线路板组成。详细分析了乘号振子实现左旋圆极化全向天线和右旋圆极化全向天线的基本原理,阐述了使用16个PIN二极管控制左/右旋圆极化可重构状态的直流偏置电路设计过程。测试结果表明,该天线在18%带宽内,具有良好的圆极化全向辐射特性,实现了左/右旋圆极化可重构功能。4.研究了基于环形的左/右旋圆极化可重构全向天线。它们分别由四个围绕圆柱面放置的圆环或矩形环、馈电网络、二极管、控制线路板和金属反射柱组成。阐述圆环与矩形环天线实现左旋圆极化全向天线和右旋圆极化全向天线的工作原理,阐述了使用8个PIN二极管控制实现左/右旋圆极化可重构状态的直流偏置电路设计过程。对天线实物测试结果表明,该天线在2.4 2.48 GHz频段内,具有良好的圆极化全向辐射特性,并且实现了左/右旋圆极化的可重构功能。5.提出了一种宽带垂直/水平双极化全向天线。天线包含围绕圆柱面放置的四个垂直振子、四个水平弧形振子和各自对应的两个宽带馈电网络;垂直振子阵实现宽带垂直极化全向天线,水平弧形振子阵实现宽带水平极化全向天线。天线实测结果表明,在约30%(1.7 2.3 GHz)带宽内,天线具有良好的宽带双极化全向辐射性能,端口隔离度大于25 d B,天线方向图相关系数远小于0.5。通过上述对极化可重构全向天线的系统深入研究,解决了可重构天线领域里的关键技术问题,为实现全向天线多功能化,提高现代无线通信系统容量和通信可靠性提供天线技术支持。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TN823

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本文编号：1298555