全向滤波贴片天线的设计与研究

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1、硕士学位论文全向滤波贴片天线的设计与研究作者姓名吴天丽学科专业通信与信息系统指导教师潘咏梅所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年6月ResearchandDesignonOmnidirectionalFilteringPatchAntennaADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuTianliSupervisor：Prof.PanYongmeiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN82学校代号：10561学

2、号：201520108898华南理工大学硕士学位论文全向滤波贴片天线的设计与研究作者姓名：吴天丽指导教师姓名、职称：潘咏梅教授申请学位级别：全日制学术型硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：天线与射频技术论文提交日期：2018年6月8日论文答辩日期：2018年6月6日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：胡斌杰教授委员：章秀银教授黄慧芬教授潘咏梅教授宋海娜高级工程师摘要现代无线通信系统向着小型化、集成化的方向发展。高集成度、高性能的射频前端电路有利于减小通信系统的尺寸并提高整体性能。天线和滤波器是射频前端两个重要

3、的器件，传统的射频前端设计将独立的滤波器和天线进行级联以滤除带外噪声，两种器件间需要匹配电路，这将增加电路尺寸，也造成多余的损耗。如果将天线和滤波器集成设计为一个模块（滤波天线），使天线同时具有辐射和滤波功能，就能有效地减小电路尺寸和损耗，提高射频前端的集成度，进而提高通信系统整体性能。因此，滤波天线已经逐渐成为天线领域的研究热点。本文在深入研究滤波器和天线理论的基础上，基于融合设计方法设计了三种全向滤波天线。本文的主要工作如下：（1）提出了一种全向圆环贴片滤波天线。基于传统的全向圆环缝隙滤波天线，我们通过采用圆环形缝隙以及圆环形贴片，有效提高频

4、率选择性和带外抑制水平。从而使得这款天线在不额外引入滤波电路以及特殊的馈电结构的条件下，实现较好的增益性能和阻抗带宽。（2）提出了一种宽带全向缝隙滤波天线。在圆形地板上巧妙地引入了圆形缝隙，相比于传统的多层贴片缝隙，这种设计不仅展宽了天线的通带带宽，而且能够有效提高频率选择性和带外抑制水平。同时，圆形贴片缝隙的加入可以将天线自身三种模式合并，使得通带的带宽得到进一步的展宽。（3）提出了一种小型化全向滤波天线。利用等边三角形贴片能够产生辐射零点的特性，保证了高频阻带良好的滤波效果。同时相比于圆形贴片，等边三角形贴片具有减小贴片尺寸的效果。通过加载在

5、等边三角形贴片上的金属过孔及圆环缝隙产生LC谐振，在低频附近产生辐射零点并且提高通带带宽，改善了低频的滤波特性。关键词：全向天线；滤波天线；贴片天线IAbstractMiniaturizationandintegrationarethetrendofmodernwirelesscommunicationsystems.HighintegratedRFfrond-endwithhighperformancecanreducethesystemsizeandenhancetheoverallperformance.Antennasandfilters

6、aretwoofthemostimportantcomponentsinRFfront-end.Theyarecascadedtogethertoeliminatetheout-of-bandnoisesintraditionaldesigns.Matchingcircuitsareusuallyusedbetweenthetwocomponents,whichnotonlyincreasethecircuitfootprintbutalsobringaboutextraloss.Ifthetwocomponentscanbeintegrated

7、intoasinglemodule,namedasfilteringantennas,theantennawouldbeabletosimultaneouslyplaytherolesofradiatingandfiltering.Inthiscase,thesystemsizecanbeeffectivelyreducedandahigherintegrationlevelwouldbeobtainedinRFfront-end,leadingtoahigheroverallperformanceofthesystems.Therefore,f

8、ilteringantennasarebecomingatopicofconcernintheantennafield.Inthispa