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微带天线的频率可重构及其与滤波器的协同设计

作　者: 温玉娟
导　师: 张文梅
学　校: 山西大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 可重构天线小型化滤波器协同设计
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

基于目前无线通信中对可重构天线、小型化、集成化的要求,本论文研究了可重构天线,以及射频前端的协同设计,提出了一种小型化微带缝隙可重构天线和一种天线与滤波器的协同设计的方法,并给出了实验验证。首先,介绍了可重构天线技术,以及天线、滤波器的基础理论。还介绍了几种天线的数值分析方法。其次,提出了一种小型化微带缝隙可重构天线,通过两个开关二极管控制天线的频率,实现频率的重构。当开关闭合时,天线的实测结果谐振频率在5.34GHz,反射系数为-23.4 dB,相对带宽为70%,实现了超宽带。当开关断开时,天线的实测结果谐振频率为2.4GHz,反射系数为-12dB,相对带宽为2.01%。该天线保持了大缝隙天线能够实现宽频带的优势,当天线工作在2.4GHz时,尺寸为λ/4×λ/4,与采用半波长的传统微带天线相比,尺寸减小了50%,实现了小型化。最后,提出一种天线与低通滤波器协同设计的结构,接地板在两层介质中间,上下分别是天线和低通滤波器。滤波器和天线打破了传统的50Ω(75Ω)标准阻抗的限制,通过探针进行耦合。实测该结构的中心频率为2.5GHz,带宽为200MHz,相对带宽为8%。协同设计的天线/滤波器和级联结构相比,尺寸减小了50%,带宽增大了160MHz,增益有所提高,而且有良好的辐射特性。

全文目录

中文摘要 8-9ABSTRACT 9-10第一章绪论 10-23 1.1 课题的研究背景及意义 10 1.2 可重构天线的分类及研究现状 10-14 1.2.1 频率可重构天线 10-11 1.2.2 方向图可重构天线 11-12 1.2.3 极化可重构天线 12-13 1.2.4 频率和方向图、频率和极化方式同时重构的可重构天线 13-14 1.3 天线的小型化技术 14-15 1.3.1 增加介电常数 14-15 1.3.2 加载技术 15 1.3.3 曲流技术 15 1.4 协同设计的研究现状 15-17 1.5 本文的研究内容和主要贡献 17-18 参考文献 18-23第二章天线、滤波器的基础理论 23-32 2.1 天线的基本电参数 23-27 2.1.1 辐射阻抗 23-24 2.1.2 输入阻抗和驻波比 24 2.1.3 方向图 24-25 2.1.4 方向性系数、效率和增益 25-26 2.1.5 极化方式 26-27 2.1.6 带宽 27 2.2 微带天线的分析方法 27-30 2.2.1 传输线法 28-29 2.2.2 腔模理论 29-30 2.3 滤波器的参数 30-31 参考文献 31-32第三章小型化微带可重构天线的设计 32-40 3.1 引言 32 3.2 小型化微带缝隙可重构天线的设计 32-36 3.2.1 天线的结构 32-33 3.2.2 可重构天线的参数分析 33-36 3.3 天线仿真和测量结果分析 36-38 3.4 本章小结 38 参考文献 38-40第四章微带天线与滤波器的协同设计 40-50 4.1 引言 40 4.2 2.4GHz天线与滤波器的协同设计 40-44 4.2.1 低通滤波器的设计 41-43 4.2.2 微带天线的设计与参数分析 43-44 4.3 仿真和测量结果分析 44-48 4.3.1 级联天线/滤波器的仿真和测量结果 45-46 4.3.2 协同设计的天线/滤波器的仿真和测量结果 46-48 4.4 本章小结 48 参考文献 48-50第五章无源器件制作工艺及测试系统 50-54 5.1 微带结构器件的制作过程 50-51 5.2 S参数测试系统 51-52 5.3 天线的测试 52-53 参考文献 53-54第六章总结 54-55攻读硕士期间发表论文及参与研究项目 55-56致谢 56-57个人简历 57-59

微带天线的频率可重构及其与滤波器的协同设计

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