WiFi/WiMAX双频天线阵及合路器设计

摘要

近年来，无线通信技术迅猛发展，涌现出大量不同类型的通信网络，使用户置身于一个纷繁复杂的异构网络环境当中。异构网络融合技术不仅是构建无所不在通信网络的迫切要求，也是下一代网络发展的必然趋势。异构网络之间的协作和融合已成为当前业界关注的焦点。WiFi和WiMAX是近年来发展起来的新型网络系统，各有适用范围，它们的融合具有很大优势，因此，WiFi/WiMAX双频系统有着广泛的应用前景。天线和合路器是双频系统中的两个关键部件，论文研究WiFi/WiMAX双频天线阵及合路器的设计与实现方法。
　　论文首先采用中心开槽、半圆环微带线馈电的伞形单极子天线结构实现单频天线，然后通过在伞形天线上端引入一个适当大小的圆形贴片的方法实现了双频特性。根据单个天线的增益及天线的设计要求，论文通过将四个单元天线组成均匀直线天线阵的方式提高增益，达到了设计要求。该天线阵由一分四等分Wilkinson功分器馈电网络进行馈电，并通过多节阻抗匹配技术展宽了功分器的频带，使其能同时覆盖WiFi和WiMAX频段。
　　论文合路器的功能是通过T型接头将两路带通滤波器连接起来而实现的，并通过增加频率选择性部件来提高两路信号间的隔离度。两路信号分别从覆盖WiFi和WiMAX频带的带通滤波器引出，通过调节滤波器和T型接头之间的两段微带线的长度和馈电点的位置，获得了较高的隔离度和回波损耗。滤波器分别采用双模带通滤波器和开口谐振环滤波器两种形式实现，进而设计了两款不同类型的合路器。
　　论文采用理论设计和电磁仿真软件优化相结合的方法进行设计，并根据设计结果进行了实物的加工和测试。测试结果表明，天线阵增益在WiFi频段达到了3.75dBi，在WiMAX频段达到了5.77dBi，且方向性良好;两款合路器在频带范围内的回波损耗均在15dB以上，隔离度基本都在30dB以上，基本达到了设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 双频天线的研究现状

1．2．2 合路器的研究现状

1．2．3 宽频Wilkinson功分器的研究现状

1．3 本文的研究内容及章节安排

第2章 微带天线

2．1 微带天线概述

2．1．1 微带天线的结构

2．1．2 微带天线的馈电方式

2．2 天线的特性参数

2．3 天线双频带技术

第3章 WiFi／WiMAX双频天线设计

3．1 引言

3．2 单极子天线的基本结构

3．3 印刷单极子天线

3．3．1 印刷单极子天线简介

3．3．2 印刷单极子天线的基本结构

3．4 WiFi／WiMAX单元天线的结构与设计

3．5 馈电网络的设计

3．5．1 引言

3．5．2 Wilkinson功分器的工作原理

3．5．3 Wilkinson功分器的基本指标

3．5．4 Wilkinson功分器的宽频带技术

3．5．5 四等分宽频带Wilkinson功分器的设计

3．6 WiFi／WiMAX天线阵设计

3．6．1 均匀直线阵列的基本理论

3．6．2 WiFi／WiMAX四元天线阵列的设计

3．7 天线的加工与测试

第4章 WiFi／WiMAX合路器设计

4．1 引言

4．2 合路器的基本原理

4．3 双模带通滤波器及合路器的设计

4．3．1 双模滤波器的基本原理

4．3．2 双模带通滤波器的设计与仿真

4．3．3 双模合路器的设计与仿真

4．3．4 双模合路器的加工与测试

4．4 开口谐振环滤波器及合路器的设计

4．4．1 引言

4．4．2 开口谐振环的基本结构和谐振条件

4．4．3 单腔模型的仿真

4．4．4 双腔模型的仿真

4．4．5 开口谐振环合路器的设计

4．4．6 开口谐振环合路器的加工与测试

第5章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介