新型復合左右手傳輸線及其在天線中的應用.pdf

1、在不久的將來，一系列各式各樣的無線通信應用將會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、上市時間短、低廉和易集成等標準。常規(guī)材料或傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)不能同時滿足這些標準，左手材料特別是其微帶實現(xiàn)形式的復合左右手(Composite Right/Left-Handed，CRLH)傳輸線為未來無線通信天線的發(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，被廣泛地應用于射頻器件領(lǐng)

2、域。本文主要從CRLH傳輸線在天線中的應用出發(fā)，探尋實現(xiàn)基于新型CRLH傳輸線的多頻天線和可調(diào)諧天線的機理。
　　首先，本文簡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用情況，詳細分析了CRLH傳輸線的基本理論、LC網(wǎng)絡(luò)及其實現(xiàn)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于非對稱和對稱共面波導(Coplanar Waveguide，CPW)的新型CRLH傳輸線，該傳輸線具有單面結(jié)構(gòu)、簡單緊湊、無過孔和電抗參數(shù)易調(diào)節(jié)等優(yōu)點。另外，

3、本文還系統(tǒng)總結(jié)了國內(nèi)外的多頻技術(shù)和可調(diào)諧技術(shù)。
　　然后，本文詳細分析了CRLH傳輸線的半波長和四分之一波長諧振器，提出了根據(jù)單元色散曲線和單元數(shù)目來有效調(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)計了基于新型CRLH傳輸線的雙頻、三頻和四頻天線并對它們的性能參數(shù)和工作機理進行了詳細分析，它們不僅實現(xiàn)了多頻特性，還在實現(xiàn)小型化的同時保持了較低的頻比。為了驗證該方法，我們對三頻天線(尺寸：29×21.3×1mm3)

4、進行了制作和測試，實測結(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)目來獲取更多的頻段數(shù)量，該方法直接簡單，具有較強的可操作性。
　　最后，本文詳細分析了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、過改變單元電抗參數(shù)來調(diào)節(jié)天線諧振頻率和拓展天線帶寬的方法。應用變?nèi)荻O管，設(shè)計了一款基于新型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