新型復(fù)合左右手傳輸線及其在天線中的應(yīng)用.pdf

1、在不久的將來(lái)，一系列各式各樣的無(wú)線通信應(yīng)用將會(huì)集成在同一手持終端中，這就要求天線符合多頻、低剖面、小尺寸、性能優(yōu)良、上市時(shí)間短、低廉和易集成等標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)材料或傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)不能同時(shí)滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，左手材料特別是其微帶實(shí)現(xiàn)形式的復(fù)合左右手(Composite Right/Left-Handed，CRLH)傳輸線為未來(lái)無(wú)線通信天線的發(fā)展提供了一種新思路。CRLH傳輸線具有較低的損耗、較寬的帶寬以及非線性的相位常數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于射頻器件領(lǐng)

2、域。本文主要從CRLH傳輸線在天線中的應(yīng)用出發(fā)，探尋實(shí)現(xiàn)基于新型CRLH傳輸線的多頻天線和可調(diào)諧天線的機(jī)理。
　　首先，本文簡(jiǎn)要介紹了左手材料和CRLH傳輸線的基本特性及其在天線中的應(yīng)用情況，詳細(xì)分析了CRLH傳輸線的基本理論、LC網(wǎng)絡(luò)及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于非對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)共面波導(dǎo)(Coplanar Waveguide，CPW)的新型CRLH傳輸線，該傳輸線具有單面結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單緊湊、無(wú)過(guò)孔和電抗參數(shù)易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。另外，

3、本文還系統(tǒng)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外的多頻技術(shù)和可調(diào)諧技術(shù)。
　　然后，本文詳細(xì)分析了CRLH傳輸線的半波長(zhǎng)和四分之一波長(zhǎng)諧振器，提出了根據(jù)單元色散曲線和單元數(shù)目來(lái)有效調(diào)節(jié)控制頻比范圍和頻段數(shù)量的多頻方法。根據(jù)終端短路條件，分別設(shè)計(jì)了基于新型CRLH傳輸線的雙頻、三頻和四頻天線并對(duì)它們的性能參數(shù)和工作機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析，它們不僅實(shí)現(xiàn)了多頻特性，還在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)保持了較低的頻比。為了驗(yàn)證該方法，我們對(duì)三頻天線(尺寸：29×21.3×1mm3)

4、進(jìn)行了制作和測(cè)試，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，它具有較好的阻抗匹配以及相似的接近全向性輻射方向圖，能工作于1.9 GHz/2.1 GHz/2.6 GHz_個(gè)頻段，頻比為1.1/1.2。另外，可以繼續(xù)增加CRLH傳輸線的單元數(shù)目來(lái)獲取更多的頻段數(shù)量，該方法直接簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的可操作性。
　　最后，本文詳細(xì)分析了CRLH傳輸線的零階諧振器(Zeroth-Order Resonator，ZOR)主要特征及其輸入阻抗、諧振頻率和帶寬等性能參數(shù)，提出了通

5、過(guò)改變單元電抗參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)天線諧振頻率和拓展天線帶寬的方法。應(yīng)用變?nèi)荻O管，設(shè)計(jì)了一款基于新型CRLH傳輸線的可調(diào)諧天線(尺寸：25×15×1mm3)并分析了在調(diào)諧過(guò)程中其它性能參數(shù)如帶寬、增益和方向圖的變化情況，仿真結(jié)果表明，它具有較寬的可調(diào)范圍(1.18GHz)，頻比為1.83，增益波動(dòng)范圍比較小，保持了穩(wěn)定的方向圖。為了研究變?nèi)荻O管及其偏置電路對(duì)天線性能的影響，本文采用了HFSS與ADS協(xié)同仿真的方法，仿真結(jié)果表明，可調(diào)帶寬受到了