移动终端方向图及极化可重构天线的研究

摘要

随着无线通信的发展，无线通信系统对天线的要求越来越高，需要天线实现多功能、小型化等等。可重构天线的提出是为了满足无线通信系统对天线的需求。方向图可重构天线具有提高系统的安全性、波束扫描、大大缩减天线的体积等优点，极化可重构天线根据周围环境实时改变极化状态，极大的减小了因极化失配带来的功率损失，也可加强系统抗噪声的能力，提高系统的传输效率。
　　方向图和极化可重构天线中的方向图特性可重构通过在天线中加入寄生层实现，在寄生贴片之间加载PIN二极管，控制PIN二极管的通断，使得耦合电流路径改变，从而实现天线方向图的可重构；它的极化特性可重构通过控制加载在耦合槽缝上的PIN二极管的通断来实现。天线在三维空间可以实现在九种波束指向之间的切换，也可实现两种正交的线极化波束的切换。与此同时，本文设计了检波电路及控制电路，并将控制电路集成在天线上，检波电路前端有两级低噪声放大器，将信号放大约30dB，天线接收到的信号通过这两级低噪放送入检波芯片，检测到的电压交单片机进行比较，将信号功率最大的波束状态挑选出来，并控制单片机输出保持此状态，天线可根据实时环境变化切换自身波束状态。
　　本文提出一种波束可切换天线，可以实现四种不同的波束指向。天线单元采用准八木天线的形式，四种波束的实现是由Butler矩阵馈电网络决定，并且设计了检波电路及控制电路，可以使得天线系统随着周围信号的变化自动切换波束指向。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 可重构天线的发展概况及国内外研究现状

1.3多波束天线的研究现状

1.4本文的主要工作

第二章 可重构天线的原理

2.1方向图可重构天线理论分析

2.2微带天线特性

2.3 PIN二极管及检波器原理

2.4 Butler矩阵多波束基本原理

2.5本章小结

第三章 方向图和极化可重构天线的设计

3.1引言

3.2方向图和极化可重构天线的设计

3.3控制电路及PIN二极管等效模型的确定

3.4 检波电路的设计

3.5 天线及加工及测试结果

3.6本章小结

第四章 波束可切换天线的设计

4.1引言

4.2波束可切换天线单元及阵列的设计

4.3基于Butler矩阵原理的馈电网络的设计

4.4 天线阵列与馈电网络的联合仿真分析

4.5 检波电路的设计

4.6天线加工及测试

4.7本章小结

第五章 结束语

5.1 全文总结

5.2 下一步研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果