面向无线通信系统应用的小型化宽频/双频微带天线研究

摘要

随着现代电子信息技术的快速发展和无线电设备应用的日益扩展，对新型终端通信设备的设计要求也不断提高。天线作为无线通信设备极为重要的前端部件，其性能的优劣对整个通信系统的质量起着至关重要的作用。要求天线的设计不仅要满足无线通信系统对天线基本性能指标的要求，还要具有小型化、多频带及宽频带等特性。微带天线由于其体积小、重量轻、易加工、易集成等优点而备受国内外研究学者青睐。本论文在以上研究背景下，围绕天线小型化及宽频/多频的技术方法，探索进一步减小电路尺寸、实现高性能宽频/多频微带天线的途径，并基于此设计微带天线。此外，在本论文的最后，简单对硕士期间所设计的一款小型化双通带高温超导滤波器进行了介绍。
　　在前人研究成果的基础上，本论文的主要工作有：
　　（1）提出了一款基于Minkowski分形边界的小型化宽频蝶形微带天线。通过对不同迭代次数的分形天线的性能进行对比之后，选取二次迭代的分形结构设计工作于GPS波段的蝶形微带天线。然后给出了该分形天线设计的详细步骤并对结果进行了分析讨论。最后，加工制作出天线并对其进行实验测试。
　　（2）采用两对不同尺寸、分别谐振在不同频率的碟形贴片设计了一款面向GPS及WLAN应用的小型化双通带蝶形微带天线。首先，针对传统的单频带蝶形微带天线给出经验设计公式并进行详细的谐振特性分析。然后，通过再加入一对尺寸不同的蝶形贴片，产生一个独立于之前通带的新通带，从而在不增加电路尺寸的情况下实现微带天线的双频带特性。该蝶形天线的两对蝶形贴片不仅可以形成两个相互独立、彼此不受影响的通带，同时还有利于天线小型化设计。
　　（3）采用非对称阶跃阻抗谐振器（asymmetric stepped impedance resonator，ASIR）设计了一款小型化双通带高温超导滤波器。首先，对ASIR的谐振特性进行了分析，得到相应的谐振公式以及谐振频率与重要参数之间的关系曲线，并根据滤波器的设计指标给出详尽的设计流程；然后，利用两个ASIR设计了一款小型化、高性能的双模双带高温超导滤波器。最后，对该高温超导滤波器的零点及非线性特性作了进一步的分析。
　　本文所设计的所有电路均进行了加工和测试，并得到了仿真实测结果之间较良好的吻合度，从而验证了本论文理论的正确性。完成了小型化、高性能、多频/宽频微带天线的设计研究工作，为其进一步研究和实际应用奠定了很好基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容与架构

第二章 微带天线的基本理论和分析方法

2.1 引言

2.2 微带天线的基本理论

2.3 微带天线的分析方法

2.4 微带天线的小型化宽频/多频技术

2.5 小结

第三章 小型化宽频带分形蝶形微带天线设计与分析

3.1 引言

3.2 分形蝶形天线的构造过程与谐振特性分析

3.3 仿真实测结果及分析

3.4 小结

第四章 小型化双通带蝶形微带天线设计与分析

4.1 引言

4.2 天线结构设计和特性分析

4.3 仿真与测试结果分析

4.4 小结

第五章 基于非对称SIR的小型化双通带高温超导带通滤波器设计与分析

5.1 引言

5.2 非对称SIR的谐振特性分析

5.3 基于ASIR的双通带滤波器设计

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 主要工作回顾

6.2 本文的不足

6.3 对未来工作的展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢