寬帶與多帶平面天線研究.pdf

1、天線作為無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，起著發(fā)射和接收電磁波的作用。隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對無線通信設(shè)備質(zhì)量需求的不斷提高，對天線的性能和功能都提出了更高的要求。傳統(tǒng)的寬帶和多帶天線設(shè)計(jì)大多關(guān)注其帶寬的提高和尺寸的減小，較少關(guān)注天線其他功能的實(shí)現(xiàn)。在天線的工程應(yīng)用中，天線的極化多樣性、天線的力學(xué)機(jī)械性能、天線的智能化工作等功能的增加將會(huì)實(shí)現(xiàn)多功能天線，增強(qiáng)天線的實(shí)用性，最終必將提高整個(gè)無線通信系統(tǒng)的性能。本文針對前面研究的不足，以寬

2、帶和多帶平面天線為研究目標(biāo)，主要探索并總結(jié)了實(shí)現(xiàn)多功能寬帶和多帶平面天線的一系列方法，也研究設(shè)計(jì)了小型化寬帶多帶平面天線。研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)方面：一是超寬帶(UWB)平面天線；二是寬帶圓極化蒙皮天線及陣列；三是多帶平面天線。
　　在超寬帶平面天線方面，本文首先提出了一個(gè)具有“L”形地面延伸樁的UWB平面單極子天線，“L”形樁可以在低頻段產(chǎn)生諧振并提高天線在中高頻段的阻抗匹配性能，天線-10dB阻抗帶寬不僅覆蓋了UWB3.1-

3、10.6GHz，而且實(shí)現(xiàn)了天線小型化。接著提出了一個(gè)小型化UWB雙極化平面縫隙天線，該天線主要的輻射器為兩個(gè)四分之一波長的階躍型縫隙，兩個(gè)輻射器正交分布，兩根微帶饋線也是正交分布，從而使該天線在很寬的工作頻帶（相對帶寬為97％）內(nèi)實(shí)現(xiàn)了雙極化工作，并具有好的端口隔離度。
　　在寬帶圓極化蒙皮天線及陣列方面，本文首先系統(tǒng)介紹了智能蒙皮天線的基本概念，特別是詳細(xì)介紹了蒙皮天線結(jié)構(gòu)。接著設(shè)計(jì)了一個(gè)寬帶圓極化蒙皮天線單元，該天線單元不僅具

4、有寬的-10dB阻抗和3dB軸比帶寬，而且具有良好的力學(xué)性能。然后設(shè)計(jì)了一個(gè)一分三十二的功率分配器，該功分器在寬頻段內(nèi)反射損耗很小、插入損耗低。最后利用前面的天線單元和功率分配器，設(shè)計(jì)了一個(gè)4×8的蒙皮天線陣列，該陣列在20GHz附近具有較寬的-10dB阻抗帶寬和3dB軸比帶寬，增益大于20dBi，且陣列具有良好的力學(xué)性能，能夠承受來自天線外部的較強(qiáng)作用力。
　　在多帶平面天線方面，本文首先提出了一個(gè)緊湊的雙頻帶雙極化環(huán)-縫隙平面

5、天線，該天線利用環(huán)的基模模式和縫隙的基模模式來獲得雙頻帶性能，共面波導(dǎo)饋線和微帶饋線垂直分布以及矩形輻射器使天線能夠?qū)崿F(xiàn)雙極化性能。接著提出了一個(gè)應(yīng)用于WLAN/Wi-Fi的雙頻帶圓極化平面單極子天線，該天線輻射器由“C”形和“L”形金屬條帶構(gòu)成，天線的-10dB阻抗帶寬和3dB軸比帶寬都能完全覆蓋所有的2.4/5.2/5.8GHz WLAN頻帶、所有的2.4/5.5GHz Wi-Fi頻帶。然后設(shè)計(jì)了一個(gè)緊湊的具有不對稱地面和加載樁的三