具有高矩形度陷波特性的超宽带天线设计与实现

摘要

超宽带(Ultra Wideband;UWB)天线作为超宽带系统的重要组成部分，获得了学术界和工业领域的广泛关注。为了避免全球微波互联系统(WiMAX)和无线局域网络(WLAN)等窄带通信系统对超宽带系统的干扰，需要超宽带天线在干扰频段内产生阻带，即具有陷波特性。而传统陷波的选择性差，难以达到抑制干扰的目的，因此设计高矩形度陷波的超宽带天线具有极其重要的研究价值。
　　本文基于超宽带天线的高矩形度陷波特性进行研究，主要工作内容如下：
　　（1）总结了论文研究的背景和意义；对超宽带通信技术作了概述，包括定义、优点和局限性；阐述了超宽带陷波天线发展历程和研究现状；介绍了超宽带天线的主要技术参数。
　　（2）采用混合陷波的方法，将两个一阶陷波耦合为两阶陷波，引入对称传输极点，实现高矩形度陷波特性，基于此方法给出了三款天线详细设计过程。第一款天线采用在辐射贴片上刻蚀1/2波长的倒 U型细槽，以及在地板宽槽内加载寄生耦合枝节的方法，实现5.0-5.6GHz频段的陷波阻带，矩形度为0.6；通过修正天线结构，保留寄生耦合枝节，在地板上刻蚀对称的折线细槽，实现5.0-6.0GHz的陷波阻带，矩形度高达0.75；最后采用非对称共面波导（ACS）馈电方式，天线尺寸缩减50％，工作频段扩展为2.3-11.2GHz的同时实现2.8-3.8GHz的陷波特性，加载1/4波长枝节和细槽获得5.0-5.9GHz频段的陷波，矩形度达到0.6。
　　（3）基于带阻滤波器设计理论提出了一款具有阻带特性的双层超宽带滤波天线。将两阶带阻滤波器嵌入蝴蝶结型超宽带天线中。带阻滤波器由1/4波长短路宽枝节和耦合开短路枝节构成，通过调整耦合短路枝节的电长度控制带阻滤波器传输极点的位置，实现陷波带宽与矩形度的调整。天线获得了5.1-6.0GHz的陷波频段，矩形度达到0.75，最佳陷波效果为-2.3dB。
　　（4）将超宽带技术与 MIMO技术结合，提出了一款高矩形度陷波的超宽带MIMO天线。天线采用极化分集方式，从地板上延伸出的两条开路枝节，扩展端口带宽的同时也提高了端口隔离度，天线带宽为2.8-10.8GHz。采用在辐射贴片上刻蚀SRR结构细槽，在地板上刻蚀折线槽的混合陷波方法实现了5.2-5.9GHz频段的阻带特性，矩形度达到0.7，隔离度大于20dB，天线方向图正交。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 超宽带通信技术的概述

1.3 超宽带陷波天线发展历程与研究现状

1.4 本文主要工作与创新点

1.5 本文组织安排

第二章 超宽带天线的基本理论

2.1 主要技术参数

2.2 高矩形度陷波超宽带天线设计要求

2.3 本章小结

第三章 高矩形度陷波的超宽带天线设计

3.1 高矩形度陷波的超宽带天线设计

3.2 修正高矩形度陷波超宽带天线设计

3.3 ACS馈电的高矩形度超宽带陷波天线设计

3.4 本章小结

第四章 具有阻带特性的双层超宽带滤波天线设计

4.1带阻滤波器简介

4.2具有阻带特性的双层超宽带滤波天线设计

4.3本章小结

第五章 高矩形度陷波的超宽带MIMO天线设计

5.1 MIMO技术概述

5.2超宽带MIMO天线介绍

5.3 高矩形度陷波的超宽带MIMO天线设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2未来展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果