端接复阻抗耦合器及其在RFID读写器微带天线的应用

摘要

分支线定向耦合器既具有功率分配又具有90°移相功能，被广泛应用于宽带圆极化天线和波束可切换天线阵的馈电网络中，是通信系统中一种重要的微波器件。通常分支线定向耦合器的研究方向主要为宽频耦合器、多频耦合器与小型化耦合器。在国家自然科学基金（基金号:61401056）的资助下，论文对端接复阻抗分支线定向耦合器及其在RFID读写器微带天线中的应用进行了研究。完成的主要工作包括以下几个方面:
　　(1)提出了一种端接复阻抗分支线定向耦合器，并进行了实际设计验证。论文利用奇偶模分析法对端接复阻抗分支线定向耦合器的设计公式进行了推导，并且给出了最终的设计公式。该耦合器可以实现复数的端口阻抗，同时耦合器的直通端与耦合端可以实现不同的功率输出。
　　(2)基于端接复阻抗分支线定向耦合器设计了一款单层电容耦合馈电宽带圆极化微带天线。该天线利用电容耦合馈电方式可以等效为一谐振电路的优点，通过选择复数的输入阻抗实现了对天线阻抗带宽的展宽。为了消除天线馈电点与3dB耦合器之间的匹配电路，利用端接复阻抗分支线定向耦合器的设计公式，设计一款端口阻抗与天线复数输入阻抗互为共轭的分支线定向耦合器，并且通过级联实现共轭匹配。
　　(3)为提高天线的增益平坦度，对单层电容耦合馈电宽带圆极化微带天线进行改进，设计一款双层电容耦合馈电的宽带圆极化微带天线。该天线同样利用电容耦合馈电实现复数的输入阻抗，然后利用共轭匹配的方法来级联端接复阻抗分支线定向耦合器，实现圆极化波的辐射，并且与单层电容耦合馈电宽带圆极化天线进行对比与分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 分支线定向耦合器的研究现状

1．2．2 RFID读写器天线的研究现状

1．3 本文的研究内容及章节安排

第2章 天线及定向耦合器的基本理论

2．1 天线的电气特性

2．1．1 天线的方向特性、增益、效率

2．1．2 天线的极化

2．1．3 天线的输入特性

2．1．4 天线的带宽

2．3 微带天线的圆极化方法

2．3 分支线定向耦合而器的相关参数

2．4 本章小结

第3章 端接复阻抗分支线定向耦合器的设计

3．1 端接复阻抗分支线定向耦合器设计公式

3．2 端接复阻抗定向耦合器各参数的选择

3．2．1 阶跃阻抗传输线各参数的关系

3．2．2 π型传输线各参数的关系

3．3 端接复阻抗分支线定向耦合器的设计实例

3．3．1 端接复阻抗分支线定向耦合器的原理图仿真

3．3．2 端接复阻抗分支线定向耦合器的结构仿真

3．4 耦合器的实物的制作与测试

3．5 本章小结

第4章 单层电容耦合馈电宽带圆极化微带天线的设计

4．1 单层电容耦合馈电微带天线的仿真

4．2 单层电容耦合馈电宽带圆极化微带天线的仿真

4．3 单层天线的制作与测试

4．4 本章小结

第5章 双层电容耦合馈电宽带圆极化天线的设计

5．1 双层电容耦合馈电天线的仿真

5．2 双层电容耦合馈电宽带圆极化天线的仿真设计

5．3 双层天线的加工与测试

5．4 单层与双层电容耦合馈电宽带圆极化天线的比较

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文主要工作总结

6．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目及科研成果

致谢

作者简介