共面波導(dǎo)饋電的多陷波超寬帶天線的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、超寬帶(Ultra-wideband,UWB)無線通信技術(shù)以其高速率、低誤碼率等優(yōu)異特性在高速無線通信、雷達(dá)跟蹤、測(cè)距、精確定位制導(dǎo)等領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)展,已經(jīng)成為下一代短距離、高速率商用無線通信系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。而天線作為無線通信系統(tǒng)的射頻前端,其性能將直接影響通信的品質(zhì)。因此,對(duì)于UWB無線通信系統(tǒng)而言,UWB天線的研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　為了避免UWB無線通信系統(tǒng)與頻段范圍內(nèi)的其他窄帶系統(tǒng)信號(hào)(如5.15G

2、Hz-5.825GHz的無線局域網(wǎng)(WLAN)、3.3GHz-3.8GHz的全球微波互聯(lián)接入系統(tǒng)(WiMAX)等)產(chǎn)生相互干擾,需要使UWB天線在這些潛在的干擾頻段內(nèi)產(chǎn)生阻斷,即具有陷波特性。目前,比較常見的產(chǎn)生陷波特性的方法有嵌入槽孔、加載結(jié)構(gòu)、嵌入枝節(jié)等,但是這些方法大多只能在相對(duì)狹窄的范圍內(nèi)產(chǎn)生陷波特性,很難實(shí)現(xiàn)對(duì)種類繁多的潛在干擾信號(hào)的抑制,進(jìn)而難以滿足現(xiàn)代UWB通信的要求。
　　針對(duì)UWB無線通信技術(shù)研究工作中這一迫切要

3、求,本論文對(duì)具有多個(gè)陷波特性的簡(jiǎn)單緊湊的小型UWB天線開展了以下研究工作:
　　1.根據(jù)UWB無線通信系統(tǒng)對(duì)天線的設(shè)計(jì)參數(shù)要求,論文開展了UWB天線的研究設(shè)計(jì)工作。首先,系統(tǒng)地分析了共面波導(dǎo)饋電的結(jié)構(gòu)與工作機(jī)理,得到了共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)公式,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種寬帶的共面波導(dǎo)饋電微帶天線,同時(shí)驗(yàn)證了基于共面波導(dǎo)饋電設(shè)計(jì)寬帶天線的有效性。然后,使用共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu),提出了一種共面波導(dǎo)饋電的叉形UWB天線設(shè)計(jì)方法,利用此方法設(shè)計(jì)出的天

4、線具有較寬的相對(duì)帶寬、穩(wěn)定的增益和較好的全向輻射特性。
　　2.針對(duì)UWB頻段內(nèi)潛在干擾覆蓋范圍較寬的問題,論文開展了具有較寬陷波可調(diào)范圍的單陷波UWB天線的研究設(shè)計(jì)工作。首先,使用微帶線網(wǎng)絡(luò)分析理論對(duì)嵌入槽孔結(jié)構(gòu)、嵌入缺陷地結(jié)構(gòu)及嵌入枝節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,在得出各自諧振條件并解釋實(shí)現(xiàn)陷波原理的基礎(chǔ)上,分別對(duì)其加以改進(jìn)。然后,將改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)分別集成到設(shè)計(jì)出的共面波導(dǎo)饋電的叉形UWB天線中,得到了一系列具有較寬陷波可調(diào)范圍的單陷波UWB

5、天線。同時(shí),提出了在整個(gè)UWB頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)陷波功能的單陷波微帶UWB天線的具體設(shè)計(jì)方法。
　　3.針對(duì)UWB頻段內(nèi)多種潛在干擾的問題,論文在上述研究基礎(chǔ)上分別開展了具有寬阻帶陷波、雙陷波、多陷波特性的UWB的研究設(shè)計(jì)工作。首先,使用缺陷地和L形槽孔的復(fù)合結(jié)構(gòu)來完成陷波頻段擴(kuò)展的UWB天線的研究設(shè)計(jì),證實(shí)了兩個(gè)技術(shù)的復(fù)合可以有效地拓寬陷波阻帶帶寬。然后,分別使用啞鈴形缺陷地和十字形枝節(jié)諧振結(jié)構(gòu)、三階開路枝節(jié)結(jié)構(gòu)和啞鈴形缺陷地結(jié)構(gòu)完成了