小型高增益介质谐振器天线和微带天线研究

摘要

随着现代无线通信的快速发展，新型基站天线现已成为天线工程中一个重要的研究方向。介质谐振器天线和微带天线具有低剖面、轻重量、馈电简单和易于加工等方面的优点。本文主要给出了小型高增益介质谐振器天线和低剖面微带天线的新设计。论文主要包括以下三个方面:
　　1.提出了一种小型高增益介质谐振器天线设计，在微带-缝隙耦合馈电结构下，在介质谐振器和加载金属贴片之间引入一定距离的间隙，这样当两者的谐振频率相互靠近时，阻抗带宽可得到有效地扩展。实测-10dB回波损耗带宽为25.6％，覆盖1.7-2.2 GHz频段，工作带宽内最大增益为6-8dBi，交叉极化电平小于-26dB，天线整体尺寸只有67×67×34(mm3)。
　　2.提出了一种宽带宽翼型（折叠V型）贴片微带天线单元及其天线阵列设计，天线由一个折叠V型贴片、一个H型耦合缝隙和基板组成，H型缝开于接地层上，基本背面印刷有微带馈线。通过将V型贴片的两边折叠成沿水平方向，可以降低天线剖面，并得到良好的辐射特性。实测结果表明，该天线-10dB的回波损耗带宽是28.5％，覆盖频率范围1.65-2.2GHz，天线平均增益约为8.6dBi。在天线单元基础上设计了两单元天线阵列，天线阵列带宽为34.1％，覆盖1.58-2.23GHz频段。平均增益为11.5dBi。
　　3.提出了一种探针馈电双U型槽贴片微带天线及其天线阵列设计，天线的贴片上开有两个对称的U型槽，天线的馈电探针是由两个不同半径的金属圆柱组成，印刷在介质基板上的微带馈线通过金属圆柱探针给辐射贴片馈电。实测结果表明，单单元天线VSWR＜2的带宽是42.4％，覆盖1.71-2.63GHz频段，在工作带宽内最大增益是8.6dBi。在天线单元基础上设计了两单元天线阵列，天线阵列VSWR＜2带宽是25.6％，覆盖1.71-2.22GHz频段。最大增益可达14dBi，另外，天线阵列的高度只有0.1λ0（λ0是中心频率波长），在主瓣内天线交叉极化电平小于-20dB。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作和创新性

第2章 介质谐振器相关理论

2．1 介质谐振器

2．1．1 介质谐振器简述

2．1．2 介质谐振器天线工作原理

2．2 介质谐振器参数

2．2．1 介电常数

2．2．2 品质因数

2．2．3 谐振波长

2．3 介质谐振器天线馈电方式

2．3．1 微带缝隙耦合馈电

2．3．2 同轴探针馈电

2．3．3 共面波导馈电

2．4 本章小节

第3章 小型高增益介质谐振器天线

3．1 介质谐振器天线设计

3．1．1 天线设计

3．1．2 结果及讨论

3．2 双极化介质谐振器天线设计

3．2．1 天线设计

3．2．2 结果及讨论

3．3 本章小结

第4章 翼型贴片微带天线单元及其阵列设计

4．1 翼型贴片微带天线设计

4．1．1 天线设计

4．1．2 结果及讨论

4．2 二单元翼型贴片微带天线阵列设计

4．2．1 天线设计

4．2．2 结果及讨论

4．3 本章小结

第5章 双U型槽贴片微带天线设计

5．1 双U型槽贴片微带天线单元设计

5．1．1 天线设计

5．1．2 结果及讨论

5．2 四单元双U型槽贴片微带天线阵列的设计

5．2．1 天线设计

5．2．2 结果及讨论

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果