波导式带阻结构在天线去耦中的应用

摘要

随着无线通信技术的快速发展，多元天线阵列受到了广泛的关注，它可以通过实现分集增益或空间复用来消除多径衰落的影响。通信设备小型化的趋势又要求天线单元排布紧密，然而相邻天线单元间距的减小将导致单元间的互耦度急剧增大，进而使多元天线阵列的分集和复用性能大大降低。如何在确保天线阵列结构紧凑的同时显著削减天线单元之间互耦是当前阵列天线领域的研究热点之一。本文主要研究基于波导式带阻结构的新型二元及多元微带天线阵的去耦技术，具体内容如下：
　　1）开发出能够和平面印刷微波电路与天线集成的波导式带阻结构，该带阻结构通过在平板波导的金属底面刻蚀由互补交叉弯曲线（简称CCML）单元组成的周期阵列来获得。研究了该波导式带阻结构的带阻特性随CCML单元结构尺寸改变以及CCML阵列规模扩大而变化的规律。此外还考察了该波导式带阻结构在不同角度入射波激励下的带阻特性，证明其带阻特性对不同角度来波具有一定稳定性。
　　2）通过在相邻微带贴片间加载基于CCML的波导式带阻结构，实现了二元微带贴片天线阵列的互耦削减设计。通过仿真和实验证明了波导式带阻结构对微带贴片阵互耦的抑制作用。此外还研究了 CCML阵列的刻蚀位置和刻蚀规模的改变对微带贴片阵去耦性能的影响。
　　3）设计实现加载有波导式带阻结构的三元和四元微带贴片天线阵列，验证了波导式带阻结构对多元微带贴片天线阵互耦的削减作用。
　　本文还针对多频段无线能量收集设计实现了一款工作在1.7GHz到3.6GHz频率范围的新型宽带领结型折合振子天线，该天线一方面具有便于固定安装的紧凑结构，另一方面在整个宽带范围内可保持较稳定的增益和辐射性能。实验结果表明该天线能够同时收集PCS（1710-1880MHz）和WLAN/WiMAX（2400-2700MHz）频段的无线能量，有利于提高输出功率。

目录

声明

第一章 绪论

1.1天线去耦的研究意义

1.2天线去耦的国内外研究现状

1.3本文内容及研究安排

第二章 二维准各向同性波导式带阻结构的研究

2.1基于互补交叉弯曲线的波导式带阻结构及工作原理

2.2波导式带阻结构传输特性与互补交叉弯曲线单元结构尺寸的依赖关系

2.3 互补交叉弯曲线阵列规模对波导式带阻结构传输特性的影响

2.4TEM平面波不同入射角度对波导式带阻结构传输特性的影响

2.5本章小结

第三章 基于波导式带阻结构的二元微带贴片天线阵互耦削减的研究

3.1加载波导式带阻结构二元微带贴片天线阵结构

3.2加载波导式带阻结构的二元微带贴片天线阵的设计流程

3.3 加载波导式带阻结构的二元微带贴片天线阵仿真性能分析

3.4加载波导式带阻结构的二元微带贴片天线阵的加工和实测

3.5波导式带阻结构的互补交叉弯曲线阵列刻蚀位置改变对去耦性能的影响

3.6波导式带阻结构的互补交叉弯曲线阵列刻蚀规模扩大对去耦性能的影响

3.7本章小结

第四章 基于波导式带阻结构的多元微带贴片阵互耦削减设计

4.1基于波导式带阻结构的三元微带贴片阵互耦削减设计

4.2 基于波导式带阻结构的四单元微带贴片阵互耦削减设计

4.3 本章小结

第五章 用于无线能量收集的新型宽带领结型对称折合振子天线的研究

5.1 射频无线能量收集天线概述

5.2新型宽带领结型折合振子天线的结构和工作原理

5.3新型宽带领结型折合振子天线的调试和优化设计

5.4新型宽带领结型折合振子天线仿真和实测结果分析

5.5射频无线能量收集实验

5.6本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢