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反射板结构介质谐振天线与贴片阵列天线研究与设计

阚国锦  
【摘要】:由于卫星移动通讯、移动互联网、物联网技术的发展,人们越来越对天线小型化、宽频带、多频带等方面的性能提出了更多要求。介质谐振器天线和贴片天线具有低剖面、尺寸小、馈电结构简单和便于加工等方面的优点。本文主要给出了采用反射板结构的宽频带、高增益介质谐振器天线和贴片阵列天线的设计与研究。论文主要包括以下3个方面:1.提出一种超宽带实用型介质谐振器天线。该天线采用微带线缝隙耦合馈电方式,通过微带线给接地板上的矩形槽和“U”型槽馈电,然后通过槽将能量耦合到介质谐振器中。为了防止电磁波的散射,在介质谐振器背面附上寄生贴片,上部加入反射板,可以将天线的性能大幅度提高。该天线分别谐振在5.25GHz和6.3GHz,工作在4.6-6.8GHz,其中5.1-5.9GHz是WLAN波段,其阻抗带宽达到了39%,因此具有很好的实用价值。2.提出一种应用于多移动通信模式下的双频介质谐振器天线。该天线使用微带线馈电方式,直接对介质谐振器进行馈电,然后利用介质谐振器的特点发射接收电磁场与电磁波。为了防止电磁波的散射,创新性地在介质谐振器背面附上2段寄生贴片和上端加入反射板来降低天线的回波损耗S11和提高增益Gain。反射板由上层贴片和上层介质板组成,上层贴片在上层介质板下,贴片所使用材料为pec,上层介质板与下层介质板大小相等,材料均为FR-4。本天线可以运用在2.11-2.20GHz和2.555-2.655GHz频段,并完全覆盖了CDMA2000、WCDMA和TD-LTE移动通信模式。3.提出一种基于共面寄生贴片结构5×5阵列天线。该阵列由25个贴片和24个谐振枝节组成。两个中心贴片分别由两个高频SMA探针馈电,作为驱动元件,而周围的23个贴片作为寄生的元件。阵列天线的谐振枝节被用作传输馈电网络的耦合能量。因此,该结构可以同时激励介质板上的25个贴片。该阵列天线结构简单,体积小。与单元天线相比,共面寄生阵列天线具有宽带宽、增益高的优点。实验结果表明,该天线工作频段为17.2-21.3 GHz,阻抗带宽为20.5%,最大增益是14.2 dBi。


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