小型化天線設(shè)計(jì)及其可重構(gòu)技術(shù)的研究.pdf

1、本論文的所有天線設(shè)計(jì)均在小型化的基礎(chǔ)上進(jìn)行。圍繞天線設(shè)計(jì)的幾個熱點(diǎn)問題，諸如多頻段、可重構(gòu)和多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)等使用需求，分別探討了其設(shè)計(jì)原理。經(jīng)過進(jìn)一步分析優(yōu)化，設(shè)計(jì)了相關(guān)的天線結(jié)構(gòu)。本文首先研究了用低剖面微帶和印刷天線實(shí)現(xiàn)多、寬帶天線的設(shè)計(jì)方法；然后通過對天線工作原理和性能參數(shù)的詳細(xì)分析，選取適當(dāng)?shù)奈恢檬褂瞄_關(guān)二極管控制天線的工作頻率或極化方式；最后，從空間分集的角度對降低天線互耦的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了探討。本論文的主要研究工作

2、和創(chuàng)新點(diǎn)可歸納為：
　　 1．設(shè)計(jì)了一個實(shí)現(xiàn)雙頻輻射的短路針加載斧形微帶天線，天線工作頻率為1.77和3.7GHz，高、低頻的頻率比可在1.639-2.616之間調(diào)節(jié)。天線半徑只有8.42mm，比普通圓形貼片減小了85％。由于微帶天線帶寬較窄，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一個小型化的折合印刷天線。通過使用相關(guān)設(shè)計(jì)方法，折合天線的λ/4諧振被激發(fā)，這個天線可以在1.26-1.3GHz(Galileo E6),2.49-2.92GHz(Wimax)

3、和5.04-6GHz(WLAN)三個頻段輻射。天線在中、高頻帶實(shí)現(xiàn)了幾種諧振路徑的混合輻射，因此具有較寬的輻射帶寬。天線尺寸在1.28GHz下只有0.1λ0×0.0036λ0×0.0034λ0大小，具有非常好的小型化多頻帶輻射性能。
　　 2．設(shè)計(jì)了一種利用環(huán)形天線對倒L天線耦合饋電的頻率可重構(gòu)天線。通過對環(huán)形天線的短路邊進(jìn)行開關(guān)控制，天線可以分別工作在1.49-2.58GHz和3.78-9.28GHz兩個寬頻下，在1.49GH

4、z時天線尺寸只有0.15λ0×0.066λ0×0.005λ0，具有很好的小型化可重構(gòu)效果。
　　 3．利用缺陷地(DGS)結(jié)構(gòu)和人工傳輸線單元實(shí)現(xiàn)了鄰近禍合天線的小型化，貼片尺寸比普通微帶貼片降低了68％。在此基礎(chǔ)上，利用鄰近耦合天線的不同耦合方式，通過控制饋線部分，實(shí)現(xiàn)了兩種正交線極化的可重構(gòu)。
　　 4．普通的孔徑耦合天線為線極化輻射，本文通過在饋線的適當(dāng)位置放置開路微帶分支，使用兩個PIN二極管進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了天線

5、的三極化可重構(gòu)設(shè)計(jì)。所有的可重構(gòu)元件及偏置電路均放置在金屬地背后的饋線上，具有很好的屏蔽效果。天線在2.5GHz工作頻率下的阻抗帶寬為10.5％，圓極化軸比帶寬為3.6％。
　　 5．研究了兩個小型化印刷天線在1mm間距下的互耦問題，通過引入帶阻濾波器的分析方法，設(shè)計(jì)了一個多頻隔離結(jié)構(gòu)，天線與隔離結(jié)構(gòu)以非常緊湊的方式結(jié)合，工作于2.42,3.43和5GHz三個頻率下，且兩天線的S21均在-10dB以下。
　　 6．設(shè)計(jì)了

6、一個頻率可重構(gòu)的MIMO天線，利用中心接地連接線(CSNL)技術(shù)在輻射頻率處的S21曲線上產(chǎn)生凹陷，天線的互耦明顯降低。通過控制二極管的通斷，天線可以分別工作在1.616GHz和2.51GHz的工作頻率下，具有較大的可重構(gòu)頻率范圍。此時，S21最低處達(dá)-24dB?？芍貥?gòu)天線系統(tǒng)的尺寸在1.6GHz下為0.195λ0×0.208λ0×0.03λ0。最后將這種隔離方式與文獻(xiàn)中提出的方式做比較，證明CSNL在兩PIFA天線相距較近時具有良好的