无线通信系统中宽带无源器件的研究与设计_无线通信系统设计

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无线通信系统中宽带无源器件的研究与设计

【摘要】：随着无线通信的快速发展,射频系统对微波无源器件提出了更高的要求,要求射频前端的无源器件能够实现小型化、宽通带。基片集成波导滤波器凭借其自身的优势,如重量轻,小型化和容易与其他器件集成,近几年受到学者广泛的研究。同样,圆极化天线也已经被广泛地运用在卫星通信和脉冲雷达等领域,迫切需求天线有更高的阻抗带宽和轴比带宽。本论文首先研究并提出了一款基于SIW的小型化宽带滤波器,然后提出了一款宽带圆极化天线。本论文的主要内容主要分为以下三个部分：首先,介绍了无线通信中基片集成波导滤波器和圆极化天线的研究现状,然后介绍了表征滤波器和天线性能的几个重要参数及其数值分析方法。其次,提出了一款基于折叠基片集成波导(SIFW,SubstrateIntegratedFoldWaveguide)的小型化宽带带通滤波器,并给出了仿真结果。为了改善通带低端的带外抑制特性,通过引入交叉耦合结构,产生了两个传输零点。此外,通过在顶层和底层金属微带上刻蚀互补谐振环(CSRR,ComplementarySplit-RingResonators),改善了通带高端的带外特性。仿真结果表明,滤波器的工作频率在7.1GHz,相对带宽约为47%,通带内回波损耗优于-15dB,插入损耗小于0.7dB。最后,提出了一款宽带圆极化缝隙天线,缝隙天线的圆极化辐射由微带馈线的临近耦合激励产生。为了获得较宽的轴比带宽,3dB轴比通带内有三个圆极化模式被激励。同时,采用渐变式馈电结构改善了输入端口的阻抗特性。结果表明,本文提出的天线圆极化带宽为

56%(3.17GHz-5.65GHz),阻抗带宽为64%(2.96GHz-5.75GHz),天线峰值增益为3.5dB。【关键词】：无线通信系统SIFW滤波器小型化宽带天线圆极化天线

【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：TN713;TN821.1 【目录】：中文摘要10-11ABSTRACT11-13第一章绪论13-231.1课题研究的背景及意义131.2无线通信系统中无源器件的研究现状13-151.2.1基片集成波导滤波器13-141.2.2圆极化天线14-151.3微带天线的宽带技术15-161.4本文的研究内容和主要贡献16-17参考文献17-23第二章滤波器及天线基础理论23-322.1引言232.2滤波器的技术指标23-242.3频率变换24-272.3.1低通到高通的频率变换252.3.2低通到带通的频率变换25-272.3.3低通到带阻的频率变换272.4天线的基本参数27-302.4.1天线的方向性系数与增益27-282.4.2天线的反射系数与回波损耗28-292.4.3天线的输入阻抗292.4.4天线的频带宽度292.4.5天线的辐射效率29-302.4.6天线的交叉极化302.5电磁仿真算法-有限元法及仿真软件HFSS30参考文献30-32第三章基于SIFW滤波器的研究与设计32-423.1引言323.2基片集成波导技术32-343.2.1基片集成波导结构32-333.2.2基片集成波导传输特性333.2.3基片集成波导-微带转换器的设计33-343.3耦合理论与输入输出设计34-363.3.1耦合系数34-353.3.2耦合拓扑结构设计353.3.3外

部品质因数值的计算35-363.4基于SIFW滤波器的设计36-403.4.1滤波器结构36-373.4.2互补型开口环谐振环设计37-383.4.3滤波器敏感性分析38-393.4.4仿真结果分析39-403.5本章小结40参考文献40-42第四章宽带圆极化天线的研究与设计42-524.1引言424.2圆极化技术42-454.2.1圆极化原理42-434.2.2圆极化实现技术43-454.3圆极化天线的设计45-494.3.1天线结构的设计45-464.3.2天线设计与性能分析46-474.3.3仿真结果分析47-494.4本章小结49-50参考文献50-52第五章器件制作工艺及测试系统52-575.1无源器件的制作过程525.2S参数测试系统52-545.3天线测试系统54-555.3.1测试设备及原理54-555.3.2辐射方向图的测量555.3.3天线轴比的测量55参考文献55-57第六章总结57-58攻读学位期间取得的研究成果及参与科研的项目58-59致谢59-60个人简况及联系方式60-62

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