小型化寬帶天線的研究.pdf

1、近年來,對通信系統(tǒng)的大容量、高可靠和高品質化的要求普遍迅速增大,多種多樣的服務正在出現(xiàn)。針對無線應用的新技術和新標準也是層出不窮,在滿足工作和生活需要的同時也極大的促進了無線技術和相關產業(yè)的發(fā)展。通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展對通信設備提出了越來越高的要求。通信設備的體積不斷減小,通信頻帶不斷向寬頻段、高頻段發(fā)展,推動了作為通信系統(tǒng)中的關鍵部件天線的小型化和寬帶化的發(fā)展。因此高性能小型寬帶天線的研制己成為一個緊迫且具有重大理論和實際意義的課題。本文

2、闡述了目前通信系統(tǒng)小型寬帶天線的設計理論、限制及國內外研究現(xiàn)狀,對小型寬帶天線的研究內容如下:
　　 第一,設計多種新型超寬帶(UWB)天線結構,包括小型分形超寬帶天線和全向帶阻超寬帶天線。本文對分形的基本理論、構造方法以及分形在天線設計中的應用特點做簡單的說明,引入了分形幾何概念,利用分形技術的自相似性和空間填充性來實現(xiàn)小型超寬帶天線的設計。實驗結果驗證了該天線工作帶寬可完全覆蓋UWB應用所需的3.1GHz到10.6GHz頻段

3、。另外,本文對帶阻超寬帶天線進行了研究。在帶阻超寬帶天線的設計中,給出一種倒梯形超寬帶天線的設計過程,在此超寬帶天線結構上開一倒梯形縫隙來實現(xiàn)頻率從5GHz到6GHz范圍內的阻帶功能,為了改善方向圖的全向性,將平面帶阻天線拓展成立體結構,設計了具有全向性的帶阻超寬帶天線。
　　 第二,用進化算法對小型超寬帶天線進行設計。為了節(jié)省人工調節(jié)天線參數(shù)的時間,本文采用遺傳算法(GA)與時域有限差分方法(FDTD)相結合,在已知的基本結構

4、上,通過遺傳算法優(yōu)化天線結構參數(shù),同時提出了一種適合于優(yōu)化超寬帶天線和帶阻超寬帶天線的適應度函數(shù),由時域有限差分方法計算適應度函數(shù)值,優(yōu)化設計了一種頻率范圍從3GHz到11GHz的超寬帶天線。為了在有限的尺寸上設計出高性能的超寬帶天線,本文用二維遺傳算法(2-D GA)對超寬帶天線和帶阻超寬帶天線進行自動設計,并設計了兩款小型超寬帶貼片天線。為了克服遺傳算法收斂速度慢的缺陷,本文還采用二維遺傳算法和二進制粒子群算法(BPSO)相結合自動

5、設計了一小型的超寬帶天線,加工測試結果顯示此超寬帶天線在相對介電常數(shù)為2.65的介質板上24mm×24mm的面積內實現(xiàn)了幾乎在3.1GHz-10.6GHz頻帶范圍內小于1.5的駐波比特性。
　　 第三,本文利用金屬反射板反射電磁波提高增益原理設計了兩種天線陣列,包括用于無線局域網(WLAN)系統(tǒng)的小型可重構天線陣列,和用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的寬帶天線陣列。在用于WLAN系統(tǒng)的可重構天線陣列的設計中,天線不僅可以實現(xiàn)方向圖全向/定向轉換