緊致型電磁帶隙結(jié)構(gòu)及可重構(gòu)天線與多模濾波器研究.pdf

1、無線通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)微波元器件提出了更高的要求，現(xiàn)代微波元器件的設(shè)計(jì)朝著多頻帶、多功能、小型化的方向發(fā)展，越來越多的新理論新材料被發(fā)掘應(yīng)用，而學(xué)科的交叉發(fā)展也為微波元器件的設(shè)計(jì)注入了新的思路和技術(shù)。本文圍繞緊致型電磁帶隙結(jié)構(gòu)、可重構(gòu)天線以及多模濾波器展開了一系列研究。本文主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　1.利用保角變換推導(dǎo)出了圖釘型電磁帶隙結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)等效媒質(zhì)模型，在其幾何參數(shù)、等效媒質(zhì)特性之間架設(shè)了一座橋梁，該模型充分考慮金屬過

2、孔對(duì)工作頻率以及帶寬的影響，分析計(jì)算結(jié)果與測(cè)量值之間吻合良好，證明了該模型的有效性。
　　2.分析了微波測(cè)量系統(tǒng)中的二端口十二項(xiàng)誤差模型，提出了波導(dǎo)測(cè)量時(shí)需要的校準(zhǔn)設(shè)置。對(duì)電磁帶隙結(jié)構(gòu)的反射相位測(cè)量進(jìn)行了研究，通過分析波導(dǎo)中TE10模的傳播過程，揭示了波導(dǎo)法測(cè)量電磁帶隙反射相位結(jié)果與周期單元模型仿真計(jì)算結(jié)果差異的原因。分析了波導(dǎo)法測(cè)量反射相位的誤差原因，提出了如何利用波導(dǎo)測(cè)量方法驗(yàn)證電磁帶隙結(jié)構(gòu)相位特性。
　　3.搭建了大型

3、TEM波導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)工作在C波段和X波段，工作頻段從5.8GHz到12.4GHz。設(shè)計(jì)了TEM波導(dǎo)腔體結(jié)構(gòu)和測(cè)試用饋源，對(duì)系統(tǒng)中的波進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠很好地支持平面波的傳播。利用該系統(tǒng)測(cè)量了電磁帶隙結(jié)構(gòu)的反射相位，得到的相位結(jié)果與周期單元模型仿真計(jì)算結(jié)果吻合良好，說明了這一實(shí)驗(yàn)手段的有效性和準(zhǔn)確性。該方法大大降低了測(cè)量電磁帶隙結(jié)構(gòu)反射相位的復(fù)雜度，是一種快速有效的測(cè)量手段。
　　4.分析了表面波的傳輸條件。將電

4、磁帶隙結(jié)構(gòu)加載在表面波天線的四周，改變天線的電流分布，使表面波天線工作在饋源天線的本征頻率上，改善了天線的匹配特性，擴(kuò)展了天線的工作帶寬。
　　5.設(shè)計(jì)了一種可重構(gòu)電磁帶隙結(jié)構(gòu)，利用PIN二極管控制金屬過孔和地板之間的連接，從而控制表面波禁帶特性。將這種可重構(gòu)電磁帶隙結(jié)構(gòu)加載在方形微帶天線的周圍，控制表面波的傳播方向，實(shí)現(xiàn)了天線遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖的可重構(gòu)。設(shè)計(jì)的天線波束可以在四個(gè)方向進(jìn)行掃描，天線的增益達(dá)到了9.3dB。
　　6.設(shè)

5、計(jì)了一種方向圖可重構(gòu)天線。天線采用饋源加四個(gè)寄生單元的方式設(shè)計(jì)，通過選擇不同輻射單元上的U型縫隙的通斷，控制單元上的電流，使天線能夠產(chǎn)生三種不同的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。利用H型縫隙設(shè)計(jì)了偏置電路，這種設(shè)計(jì)方式最大限度地減小了直流饋源對(duì)天線性能的影響。
　　7.利用階梯阻抗諧振器設(shè)計(jì)了一種雙帶帶通濾波器，工作頻率2.4GHz和5.2GHz，滿足WLAN的需求。濾波器采用階梯阻抗線抽頭饋電，可以同時(shí)滿足兩個(gè)頻帶對(duì)外部耦合的指標(biāo)要求，還能在高頻端