无线通信系统中双频及宽带阵列天线的研究

论文摘要

近年来,无线通信技术得到了突飞猛进的发展,对于应用于无线通信系统的天线也提出了小型化,多频,宽带等要求。平面印刷对称振子天线具有体积小,重量轻,成本低,易于和其他微波电路集成的优点,再加上它易于实现多频和宽频特性,因此在无线通信系统中得到了广泛的应用。本论文主要完成以下两方面的工作：第一,针对于无线局域网终端设备,以平面印刷对称振子天线为研究对象,研究了两种应用于WLAN系统的双频全向天线。天线采用渐变结构来实现宽带阻抗特性,利用贴片开槽的方式来实现双频和小型化。其中第一种天线采用的是L形缝隙,而第二种天线利用一些平行的矩形细缝形成蜿蜒线状结构使得天线具有更小的尺寸。这两种天线不仅能够完全覆盖WLAN所需的两个工作频段（2.4-2.484GHz,5.15-5.825GHz）,具有良好的阻抗带宽特性,而且在天线的工作频段上有良好的水平方向全向特性和低交叉极化特性。最后,我们加工了天线实物并进行了测试,实测结果和仿真结果吻合良好。第二,针对于无线通信系统的大容量要求,研制了一种宽带的印刷对称振子阵列天线。本文详细介绍了阵列天线设计的整个流程,在宽带天线单元设计的基础上,设计了宽带的阵列天线。最后根据仿真结果加工了天线实物并进行了测试,该阵列天线具有很宽的阻抗带宽特性（43%）,实验结果充分验证了该方法的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 应用于无线局域网的多频天线的研究现状
• 1.2.1 PIFA天线
• 1.2.2 平面单极子天线
• 1.2.3 偶极子天线
• 1.3 本论文的研究内容和主要贡献
• 第二章 天线的分析方法及对称振子的基本理论
• 2.1 天线分析方法
• 2.1.1 矩量法（MoM）
• 2.1.2 有限元法（FEM）
• 2.2 天线的主要特性参量
• 2.2.1 方向图主瓣宽度与副瓣电平
• 2.2.2 方向性系数与增益
• 2.2.3 极化
• 2.2.4 天线阻抗
• 2.2.5 天线有效长度和有效面积
• 2.2.6 天线效率
• 2.2.7 交叉极化
• 2.2.8 极化损失
• 2.2.9 天线带宽
• 2.2.10 天线噪声温度
• 2.3 对称振子的基本原理
• 第三章 用于WLAN系统的双频天线设计
• 3.1 引言
• 3.2 L形缝隙双频印刷对称振子天线
• 3.2.1 天线结构
• 3.2.2 参数分析
• 3.2.3 仿真与实测结果
• 3.3 具有蜿蜒线状结构的小型化印刷对称振子天线
• 3.3.1 天线结构
• 3.3.2 参数分析
• 3.3.3 仿真与测试结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 宽带印刷偶极子阵列天线
• 4.1 平面阵列天线基本理论
• 4.2 天线单元设计
• 4.3 功分器设计
• 4.3.1 功率分配器的基本原理
• 4.4 阵列天线设计
• 4.5 实验结果
• 4.6 本章总结
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读研期间的研究成果