基于微带馈电的滤波天线的研究与设计

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1、分类号TN817密级公开UDC654学位论文编号D-10617-308-(2016)-04035重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于微带馈电的滤波天线的研究与设计英文题目Reasearchanddesignofkindsoffilteringantennasbasedonmicrostripfeed学号S130401035姓名周丽学位类别工学硕士学科专业电子科学与技术指导教师郝宏刚教授完成日期2016年4月15日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要滤波天线是指集天线的辐射特性与滤波功能于一体的多功能微带天线

2、，它将射频前端的滤波器和天线进行协同设计，对一些特定频段进行带外抑制。这种天线不仅可以减少器件间的能量损耗，还可省去传统滤波器与天线直接级联所需的附加匹配网络，其特有的小型化、宽频带与多功能特性，可为现代无线通信系统中射频前端的小型化设计提供较大的自由度。基于此，本文首先论述了无源器件中滤波器和天线的工作原理与实现方式；然后按照其应用领域，仔细地探讨和分析了滤波天线实现的相关技术；最后分别对具有线极化和圆极化特性的滤波天线的设计与实现展开了深入的研究，主要工作包括以下几个方面：首先，就传统滤波天线直接级

3、联设计的不足，借助于滤波天线的协同设计方法，提出一款具有低通特性的辐射天线。在设计中，根据其工作频段、极化特性和辐射性能等设计指标，将哑铃型的DGS（缺陷地结构）嵌入已设计好的双频天线的部分接地板上，实现谐振结构的滤波特性。仿真结果表明，微带馈线下方嵌入的DGS谐振结构，可有效地抑制T型贴片所产生的高频电流信号，改善低频通带，使其频率谐振范围覆盖WLAN2400MHz，WCDMA2100MHz，LTE2300/2500/2600/2800MHz等频段，并在2.4GHz的中心频点上维持稳定的全向性辐射。另

4、外，该线极化滤波天线的测量结果与仿真结果基本吻合，可较好地应用于个人移动终端。其次，结合圆极化天线在北斗终端的应用指标，采用叠层设计，将滤波功分器与缝隙加载的辐射贴片进行集成设计，提出一款可覆盖北斗L频段、B1频段和GPS的L1频段的圆极化滤波天线。在设计过程中，对比和分析了有/无L型开路枝节加载的微带馈电网络的滤波性能，并将二者分别作为天线底层的馈电网络对整体结构进行联合仿真优化，观察和对比两种情况下天线的辐射性能。仿真结果表明，移相器末端加载了L型开路枝节的馈电网络具有较好的带外抑制性能，使所设计的

5、宽带圆极化滤波天线获得64.4%的阻抗带宽和55.6%的轴比带宽。然后，将无L枝节加载的辐射天线的上层辐射贴片旋转90°，获得改进型的圆极化辐射天线。利用滤波天线实现的其它方式，将圆极化天线辐射贴片上刻蚀两个正交的领结型缝隙，通过各谐振区域的模式叠加，获得频段范围为I重庆邮电大学硕士学位论文摘要1.15GHz-2.06GHz的改进型滤波天线，可应用于北斗终端，与其它卫星通信系统实现兼容与互操作。最后，将所制作的圆极化滤波天线进行测试，并根据圆极化的极化分解特性，给出了其远场测试原理和测试步骤。通过对比其

6、仿真与测试结果，验证了该圆极化滤波天线的辐射性能。关键词：滤波天线，线极化，圆极化，DGS谐振结构，功分移相馈电网络II重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractFilteringantennaisakindofmultifunctionantennawiththecharacteristicsofradiationandfilteringatthesametime.Itadoptsthemethodofco-designtointegratethefilterandtheantennat

7、ogetheratthefrontpartofradiofrequency(RF)system,whichwillrestraintheworkingpropertywithinthespecificbands.That’stosay,thefilteringantennadesignedcanreducenotonlytheunnecessarylossesbetweenthedevices,butalsotheadditionalmatchingnetworkdirectlycascadedbetw

8、eenthefilterandtheantenna.Itsuniquecharacteristicofminiaturization,broadbandandmulti-functions,canprovidegreaterspaceforthewirelesscommunicationsystem.Giventhis,atthebeginningofthisthesis,theworkingprincipleanddesignmethod