基于混合模式的低剖面宽带天线研究
发布时间：2021-05-31 13:35
在无线通信系统中,天线作为接收和发送电磁波的关键器件,其性能的好坏对移动通信的可靠性产生直接影响。随着无线通信系统的频谱资源日渐紧张,用户数量急剧增加,同时通信设备的体积也在不断地减小。因此,宽带低剖面天线受到越来越多的关注与研究。本文结合科研项目选题,以传统的微带天线和偶极子天线为研究基础,采用相对介电常数为4.4、损耗角正切值为0.02的环氧树脂玻璃纤维板,探索宽带低剖面天线的结构和工作模式,研究和解决适合移动通信系统的宽带低剖面天线的理论、设计、测试等关键技术。主要研究工作如下:1.针对可应用于sub-6 GHz移动通信的低剖面宽带天线。首先,设计了一款共口径宽带天线,该天线由椭圆形贴片和偶极子构成,直接用电压源给偶极子馈电,具有结构简单、增益高、方向图稳定、交叉极化小等优点。其次,设计了一个结构简单的巴伦,起到阻抗转换和单端转双端的作用。最后,在上述研究的基础上,利用巴伦给偶极子直接馈电,提出了一款低剖面共口径宽带天线。窄带的贴片模式和偶极子模式被巴伦同时激励时,通过相邻的两个窄带模式重叠的方法有效地拓展了天线的阻抗宽带,并详细分析了偶极子的长度、椭圆形贴片的长轴、以及椭圆槽的...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１文献［２７］中的天线：（ａ）结构图；（ｂ）驻波比随频率变化的曲线图
线的带宽，所以可以改变贴片的形状??如矩形［１５］、环形［１６］、圆形［１７］、椭圆形［１８］、领结形［１９］、多边形［２Ｇ］，同时调节贴片尺寸参??数，可以改变贴片表面的电流分布，减缓天线的输入阻抗随频率变化的速率，有助于阻??抗匹配以获取更大的带宽［２１＿２６］。如图Ｍ所示，Ｙｏｎｇ－ＸｉｎＧｕｏ等学者采用环形贴片微??带天线可覆盖１．５?ＧＨｚ至２．２?ＧＨｚ频段，相对带宽为３８％［２７］；而传统的圆形贴片只能??覆盖１．３５?ＧＨｚ至１．８２?ＧＨｚ，相对带宽仅为２９．７％。如图１－２所示，安文星等人提出一??款Ｅ形贴片天线可实现６０％的相对带宽，覆盖１．８４?ＧＨｚ至３．４４?ＧＨｚ频段，增益??在工作频段内也相对稳定。??ｖ?￣????￣?＇?■?＇■?５?ｊ．１”?二．二二二二二二…二二二二二二二二二ｎ???ＪＴ?｜Ｌ?１??Ｓｍｉｕｌａｔｅｄ?ＳＷＲ?ｆｏｒ?ｍｅ?ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｐａｔｃｈ?／?＼??４．５?Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ＳＷＲ?（ｏｒ?ｔｈｅ?ａｎｎｕｌａｒｎｉｎｇ?ｐａｔｃｈ?ｉ?／?＼??Ｉ???■?ｖｉ?＊？＂＊?Ｍｅａｓｕｒｅｄ?ＳＷＲ?ｆｏｒ?ｆｔｅ?ａｎｎｕｌａｒ－ｒｉｎｇ?ｐａｔｃｈ?；／?＼??／?４?ｒ?ｒ￣?１?ｒ?－?ＩＴＴ?＾????０．６?０．８?１?１．２?１．４?１．６?１．８?２?２．２?２．４?２．６?２．８?３??１?Ｇ．?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＧＨｚ）??（ａ）?（ｂ）??图１－１文献［２７］中的天线：（ａ）结构图；（ｂ）驻波比随频率变化的曲线图。??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ａｎｔｅｍｉａ?ｉｎ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
?第一章绪论???仅仅是改变贴片的形状来改变电流的路径往往还不够，因此越来越多的研究者在??贴片上运用开槽技术ｐ＿３４］改变原贴片表面的电流分布，延长电流路径，改善天线的匹??配以实现宽带的目的。严格来说这也是降低２值实现宽频带的方式，开槽后可减少贴??片与接地面之间的储能，増大向外辐射的能量，使天线的０值减校同时，槽缝产生??的谐振频率还可以被当作原贴片的寄生频率，从而有效地增加天线的阻抗带宽［３５，３６］。如??图１－３所示，Ｓｈｉｎｇ－Ｌｕｎｇ?Ｓｔｅｖｅｎ?Ｙａｎｇ等学者提出在方形贴片切去一个角的同时在内部??刻蚀Ｌ型槽，这样在天线的主谐振频率附近产生了一个新的谐振，实现了?５７％的阻抗??带宽［３７］。如图１－４所示，ＣｈｉＹｕｋＣｈｉｕ等学者提出在四分之一波长贴片上，分别刻蚀Ｕ??形槽和Ｌ形槽，测试结果表明阻抗带宽分别可达到５３％、４５％［３＼??ｕ?菩－１。－?－—，．：＾二??１／?，?１?－２〇?Ｗ＼／／??，．４－＾?ｗ，?Ｌ?｜?＇?＼Ａｊ??：，＇１?＾?－３〇１，??ｖ?＼！ｙ??—Ｍｅａｓ?Ｖ?ｊｌ?ｖ??？＊?－４〇?＿＿Ｓｉｍ?．丨■丨?．??—?＾?ｓ?Ｉ?ａＪ＋?１．５?２?２．５?３?３．５?４?４．５??Ｌ?Ｆｒｅｑ?（ＧＨｚ）??（ａ）?（ｂ）??图１－３文献［３７］中的天线：（ａ）结构图；（ｂ）回波损耗随频率变化的曲线图。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ａｎｔｅｎｎａ?ｉｎ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?［３７］：?（ａ）?ｇｅｏｍｅｔｒｙ，?ａｎｄ?（ｂ）?ｒｅｔｕｒｎ?ｌｏｓｓ?ａｇａｉｎｓｔ．??＾＾???－?ｉ
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G应用场景与可能的技术（英文）[J]. 袁弋非,朱龙明. 中国通信. 2014(11)
[2]微带天线的设计和阻抗匹配[J]. 宋旭亮,朱义胜. 现代电子技术. 2008(01)
[3]小型宽带微带天线的研究进展[J]. 陈雅娟,龙云亮. 系统工程与电子技术. 2000(07)
[4]微带天线技术及其发展[J]. 孙玉发. 无线电工程. 1998(04)
博士论文
[1]宽带双极化贴片天线及其阵列技术研究[D]. 谢姣皎.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]小型双极化基站天线的研究与设计[D]. 鲁志红.山西大学 2019
[2]微带天线和交叉偶极子天线的宽带技术研究[D]. 张哲.西安电子科技大学 2019
[3]低剖面及小型化基站天线研究[D]. 朱恺宁.北京邮电大学 2019
[4]宽带磁电偶极子天线设计[D]. 方亚德.安徽大学 2019
[5]新型基站天线的设计与研究[D]. 卢宗正.安徽大学 2019
[6]小型化基站天线的应用研究与设计[D]. 翟长华.华南理工大学 2019
[7]双宽频双极化2G/3G/4G基站天线的设计[D]. 岳亚东.深圳大学 2017
[8]低剖面集成化微基站天线研究[D]. 夏婧.电子科技大学 2017
[9]基于人工磁导体的低剖面偶极子天线设计[D]. 史慧萍.东南大学 2016
本文编号：3208361
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１文献［２７］中的天线：（ａ）结构图；（ｂ）驻波比随频率变化的曲线图
线的带宽，所以可以改变贴片的形状??如矩形［１５］、环形［１６］、圆形［１７］、椭圆形［１８］、领结形［１９］、多边形［２Ｇ］，同时调节贴片尺寸参??数，可以改变贴片表面的电流分布，减缓天线的输入阻抗随频率变化的速率，有助于阻??抗匹配以获取更大的带宽［２１＿２６］。如图Ｍ所示，Ｙｏｎｇ－ＸｉｎＧｕｏ等学者采用环形贴片微??带天线可覆盖１．５?ＧＨｚ至２．２?ＧＨｚ频段，相对带宽为３８％［２７］；而传统的圆形贴片只能??覆盖１．３５?ＧＨｚ至１．８２?ＧＨｚ，相对带宽仅为２９．７％。如图１－２所示，安文星等人提出一??款Ｅ形贴片天线可实现６０％的相对带宽，覆盖１．８４?ＧＨｚ至３．４４?ＧＨｚ频段，增益??在工作频段内也相对稳定。??ｖ?￣????￣?＇?■?＇■?５?ｊ．１”?二．二二二二二二…二二二二二二二二二ｎ???ＪＴ?｜Ｌ?１??Ｓｍｉｕｌａｔｅｄ?ＳＷＲ?ｆｏｒ?ｍｅ?ｃｉｒｃｕｌａｒ?ｐａｔｃｈ?／?＼??４．５?Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ＳＷＲ?（ｏｒ?ｔｈｅ?ａｎｎｕｌａｒｎｉｎｇ?ｐａｔｃｈ?ｉ?／?＼??Ｉ???■?ｖｉ?＊？＂＊?Ｍｅａｓｕｒｅｄ?ＳＷＲ?ｆｏｒ?ｆｔｅ?ａｎｎｕｌａｒ－ｒｉｎｇ?ｐａｔｃｈ?；／?＼??／?４?ｒ?ｒ￣?１?ｒ?－?ＩＴＴ?＾????０．６?０．８?１?１．２?１．４?１．６?１．８?２?２．２?２．４?２．６?２．８?３??１?Ｇ．?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＧＨｚ）??（ａ）?（ｂ）??图１－１文献［２７］中的天线：（ａ）结构图；（ｂ）驻波比随频率变化的曲线图。??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ａｎｔｅｍｉａ?ｉｎ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
?第一章绪论???仅仅是改变贴片的形状来改变电流的路径往往还不够，因此越来越多的研究者在??贴片上运用开槽技术ｐ＿３４］改变原贴片表面的电流分布，延长电流路径，改善天线的匹??配以实现宽带的目的。严格来说这也是降低２值实现宽频带的方式，开槽后可减少贴??片与接地面之间的储能，増大向外辐射的能量，使天线的０值减校同时，槽缝产生??的谐振频率还可以被当作原贴片的寄生频率，从而有效地增加天线的阻抗带宽［３５，３６］。如??图１－３所示，Ｓｈｉｎｇ－Ｌｕｎｇ?Ｓｔｅｖｅｎ?Ｙａｎｇ等学者提出在方形贴片切去一个角的同时在内部??刻蚀Ｌ型槽，这样在天线的主谐振频率附近产生了一个新的谐振，实现了?５７％的阻抗??带宽［３７］。如图１－４所示，ＣｈｉＹｕｋＣｈｉｕ等学者提出在四分之一波长贴片上，分别刻蚀Ｕ??形槽和Ｌ形槽，测试结果表明阻抗带宽分别可达到５３％、４５％［３＼??ｕ?菩－１。－?－—，．：＾二??１／?，?１?－２〇?Ｗ＼／／??，．４－＾?ｗ，?Ｌ?｜?＇?＼Ａｊ??：，＇１?＾?－３〇１，??ｖ?＼！ｙ??—Ｍｅａｓ?Ｖ?ｊｌ?ｖ??？＊?－４〇?＿＿Ｓｉｍ?．丨■丨?．??—?＾?ｓ?Ｉ?ａＪ＋?１．５?２?２．５?３?３．５?４?４．５??Ｌ?Ｆｒｅｑ?（ＧＨｚ）??（ａ）?（ｂ）??图１－３文献［３７］中的天线：（ａ）结构图；（ｂ）回波损耗随频率变化的曲线图。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ａｎｔｅｎｎａ?ｉｎ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?［３７］：?（ａ）?ｇｅｏｍｅｔｒｙ，?ａｎｄ?（ｂ）?ｒｅｔｕｒｎ?ｌｏｓｓ?ａｇａｉｎｓｔ．??＾＾???－?ｉ
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G应用场景与可能的技术（英文）[J]. 袁弋非,朱龙明. 中国通信. 2014(11)
[2]微带天线的设计和阻抗匹配[J]. 宋旭亮,朱义胜. 现代电子技术. 2008(01)
[3]小型宽带微带天线的研究进展[J]. 陈雅娟,龙云亮. 系统工程与电子技术. 2000(07)
[4]微带天线技术及其发展[J]. 孙玉发. 无线电工程. 1998(04)
博士论文
[1]宽带双极化贴片天线及其阵列技术研究[D]. 谢姣皎.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]小型双极化基站天线的研究与设计[D]. 鲁志红.山西大学 2019
[2]微带天线和交叉偶极子天线的宽带技术研究[D]. 张哲.西安电子科技大学 2019
[3]低剖面及小型化基站天线研究[D]. 朱恺宁.北京邮电大学 2019
[4]宽带磁电偶极子天线设计[D]. 方亚德.安徽大学 2019
[5]新型基站天线的设计与研究[D]. 卢宗正.安徽大学 2019
[6]小型化基站天线的应用研究与设计[D]. 翟长华.华南理工大学 2019
[7]双宽频双极化2G/3G/4G基站天线的设计[D]. 岳亚东.深圳大学 2017
[8]低剖面集成化微基站天线研究[D]. 夏婧.电子科技大学 2017
[9]基于人工磁导体的低剖面偶极子天线设计[D]. 史慧萍.东南大学 2016
本文编号：3208361
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