高增益宽频带全向印刷天线研究

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1、硕士学位论文高增益宽频带全向印刷天线研究RESEARCHONHIGHGAINBROADBANDOMNIDIRECTIONALPRINTEDANTENNAS刘璐哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN828.6学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开工程硕士学位论文高增益宽频带全向印刷天线研究硕士研究生：刘璐导师：亚历山大·杰尼索夫教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN828.6U.D.C:621.38Dissertationfort

2、heMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHIGHGAINBROADBANDOMNIDIRECTIONALPRINTEDANTENNASCandidate：LiuLuSupervisor：Prof.AlexanderDenisovAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefen

3、ce：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要现代通信技术的飞速发展对通信系统的集成度提出了更高的要求，而作为电子信号在通信设备和自由空间之间的转换设备，天线也朝着小尺寸、集成化的方向发展。印刷型天线的体积较小，其平面结构剖面低，且生产的工艺比较简单、在电路中易于集成，能够很好地满足当今通信设备朝着小型化方向发展的要求，被大量应用在移动通信领域。所谓全向天线，是在水平面朝各向均匀辐射而无特定辐射指向的天线。该类天线在水平面内朝四周辐射的特性基本无方向差

4、异，而在垂直平面内呈现定向辐射特性。兼具以上特点，印刷形式的全向天线得到了到越来越广泛的应用，尤其是对于一些小型移动基站。本文设计了介质板印刷型高增益宽频全向带天线，主要完成了以下工作：（1）设计了四种渐变结构的阻抗变换器，并通过对比来选取仿真结果最优的三角形结构作为本文所设计天线的终端负载，来代替终端短路或者开路的处理方式，使天线更易于实现良好的匹配；（2）设计了四种印刷型直立串馈振子阵列天线，四种天线都具有全向辐射特性，其中综合辐射效果最好的

5、S11

6、天线在4.37-6.38GHz频率范围内小于-10dB，相对带宽达到37%，水平面内全向辐射增益在3.8dBi以上，H面方

7、向图的不圆度小于1.4dB；（3）设计了一种新型巴伦结构，该结构一改以往同轴馈电的直立串馈振子天线在实际使用中需要对馈电同轴线进行平衡馈电操作的繁琐方式，而是以介质板印刷的形式与印刷型天线一体化生产，使天线整体能够直接连接同轴线工作；（4）通过优化天线与地板之间的距离减弱镜像天线对实际天线工作性能产生的不利影响，通过连同地板与天线罩整体结构的仿真模型进行整体优化，最终实现了预设指标。上述所有天线的建模仿真以及参数优化工作均由电磁仿真软件CSTMicrowaveStudio®完成。本文通过对比各天线仿真结果，选取了综合性能最优的天线结构进行了调试工作和实物的加工，最终采用1.6

8、mm的介质板完成了平面尺寸为长99.1mm，宽12mm的印刷全向天线。使用安捷伦N5227A型矢量网络分析仪完成了对天线实物的测试，结果表明，该天线工作于4.4-5.2GHz频带内，增益大于3.2dBi，H面方向图不圆度小于2dB。天线在实际环境中的工作效果满足设计需求，证明了本文设计思路的正确性，所设计的带有印刷型扼流装置的全向印刷天线经检验可以应用于相应频段的通信系统中。关键词：印刷天线；全向天线；移动通信天线；串馈振子阵列；巴伦-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTherapiddevelopmentofcommunicationtechnologypu

9、tsforwardhigherrequirementsfortheintegrationofcommunicationsystems.Asanelectronicsignalconversiondevicebetweencommunicationequipmentandfreespace,theantennaisalsodevelopinginthedirectionofsmallsizeandintegration.Printedantennasarewidelyusedinthefieldofmob