小型化寬帶天線的研究.pdf

1、近年來(lái),對(duì)通信系統(tǒng)的大容量、高可靠和高品質(zhì)化的要求普遍迅速增大,多種多樣的服務(wù)正在出現(xiàn)。針對(duì)無(wú)線應(yīng)用的新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)也是層出不窮,在滿足工作和生活需要的同時(shí)也極大的促進(jìn)了無(wú)線技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)通信設(shè)備提出了越來(lái)越高的要求。通信設(shè)備的體積不斷減小,通信頻帶不斷向?qū)掝l段、高頻段發(fā)展,推動(dòng)了作為通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件天線的小型化和寬帶化的發(fā)展。因此高性能小型寬帶天線的研制己成為一個(gè)緊迫且具有重大理論和實(shí)際意義的課題。本文

2、闡述了目前通信系統(tǒng)小型寬帶天線的設(shè)計(jì)理論、限制及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對(duì)小型寬帶天線的研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第一,設(shè)計(jì)多種新型超寬帶(UWB)天線結(jié)構(gòu),包括小型分形超寬帶天線和全向帶阻超寬帶天線。本文對(duì)分形的基本理論、構(gòu)造方法以及分形在天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特點(diǎn)做簡(jiǎn)單的說(shuō)明,引入了分形幾何概念,利用分形技術(shù)的自相似性和空間填充性來(lái)實(shí)現(xiàn)小型超寬帶天線的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該天線工作帶寬可完全覆蓋UWB應(yīng)用所需的3.1GHz到10.6GHz頻段

3、。另外,本文對(duì)帶阻超寬帶天線進(jìn)行了研究。在帶阻超寬帶天線的設(shè)計(jì)中,給出一種倒梯形超寬帶天線的設(shè)計(jì)過(guò)程,在此超寬帶天線結(jié)構(gòu)上開一倒梯形縫隙來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率從5GHz到6GHz范圍內(nèi)的阻帶功能,為了改善方向圖的全向性,將平面帶阻天線拓展成立體結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了具有全向性的帶阻超寬帶天線。
　　 第二,用進(jìn)化算法對(duì)小型超寬帶天線進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了節(jié)省人工調(diào)節(jié)天線參數(shù)的時(shí)間,本文采用遺傳算法(GA)與時(shí)域有限差分方法(FDTD)相結(jié)合,在已知的基本結(jié)構(gòu)

4、上,通過(guò)遺傳算法優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)參數(shù),同時(shí)提出了一種適合于優(yōu)化超寬帶天線和帶阻超寬帶天線的適應(yīng)度函數(shù),由時(shí)域有限差分方法計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)值,優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種頻率范圍從3GHz到11GHz的超寬帶天線。為了在有限的尺寸上設(shè)計(jì)出高性能的超寬帶天線,本文用二維遺傳算法(2-D GA)對(duì)超寬帶天線和帶阻超寬帶天線進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì),并設(shè)計(jì)了兩款小型超寬帶貼片天線。為了克服遺傳算法收斂速度慢的缺陷,本文還采用二維遺傳算法和二進(jìn)制粒子群算法(BPSO)相結(jié)合自動(dòng)

5、設(shè)計(jì)了一小型的超寬帶天線,加工測(cè)試結(jié)果顯示此超寬帶天線在相對(duì)介電常數(shù)為2.65的介質(zhì)板上24mm×24mm的面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)了幾乎在3.1GHz-10.6GHz頻帶范圍內(nèi)小于1.5的駐波比特性。
　　 第三,本文利用金屬反射板反射電磁波提高增益原理設(shè)計(jì)了兩種天線陣列,包括用于無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)的小型可重構(gòu)天線陣列,和用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的寬帶天線陣列。在用于WLAN系統(tǒng)的可重構(gòu)天線陣列的設(shè)計(jì)中,天線不僅可以實(shí)現(xiàn)方向圖全向/定向轉(zhuǎn)換