圆极化可重构微带天线的研究

论文摘要

可重构天线技术是目前天线领域的研究热点。可重构天线可以在同一副天线上实现多副天线的功能,这一技术是为了满足近年来无线通信系统进一步向大容量、多功能、超宽带方向发展的需求而提出的。目前这一研究领域还处于发展阶段,仍然有许多难题需要解决。本文对可重构天线其中的一种形式――极化可重构天线做了初步的探索。在简要介绍了微带天线和极化的相关知识后,本文分析了无线通信系统尤其是MIMO系统采用圆极化天线的优势,随后,在归纳总结了近年来极化可重构天线研究成果的基础上,采用圆环缝隙结构设计极化可重构天线。首先通过理论分析和软件数值仿真,分析了圆环缝隙天线参数变化对其性能的影响,并通过仿真验证了文中提出的两种扩展天线带宽的方法,两种方法可将天线带宽提高将近4倍。然后根据圆极化形成的基本原理,改变圆环缝隙结构天线馈电网络,分别设计了右旋圆极化和左旋圆极化的天线。随后,基于右旋和左旋圆极化天线结构上的对称性,在天线上引入MEMS开关,设计了左右旋圆极化可重构天线。借助仿真软件,分析影响该天线性能的因素并在结构上加以改进和重新设计,得到性能上满足要求的天线结构。最后,将扩展带宽的方法应用到该天线上面,通过仿真和实测,证明该方法在不明显增加天线体积情况下,有效提高了天线带宽。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及可重构天线简介
• 1.2 本文主要贡献及内容安排
• 第二章 微带天线基本理论
• 2.1 微带天线理论基础
• 2.1.1 微带天线种类和结构
• 2.1.2 微带天线的优缺点及应用
• 2.2 微带天线的辐射机理和分析方法
• 2.3 微带天线的馈电方式
• 2.3.1 边沿馈电
• 2.3.2 探针馈电
• 2.3.3 口径耦合馈电
• 2.3.4 临近耦合馈电
• 2.4 微带天线的发展方向
• 2.4.1 微带天线宽频带技术
• 2.4.2 微带天线小型化技术
• 2.4.3 宽带与小型化的权衡
• 第三章 可重构天线
• 3.1 天线的极化
• 3.2 圆极化的特性
• 3.3 微带天线圆极化产生方法
• 3.4 可重构天线的分类
• 3.5 国内外研究的现状
• 3.5.1 频率可重构研究概况
• 3.5.2 方向图可重构研究概况
• 3.5.3 极化可重构研究概况
• 3.5.4 多种方式同时可重构研究概况
• 第四章 圆环缝隙结构天线分析
• 4.1 结构理论分析
• 4.2 仿真分析
• 4.2.1 仿真软件简介
• 4.2.2 天线参数的选择
• 4.2.3 天线参数变化对特性的影响
• 4.3 进一步扩展带宽的探索
• 4.3.1 引入矩形槽
• 4.3.2 引入十字形槽
• 第五章 圆极化可重构天线分析与设计
• 5.1 圆极化可重构天线性能参数
• 5.1.1 阻抗带宽
• 5.1.2 轴比带宽
• 5.2 圆环缝隙天线圆极化实现方法
• 5.3 圆环缝隙极化可重构天线
• 5.4 新型结构的圆极化可重构天线
• 5.5 进一步扩展可重构天线带宽的探索
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢