【摘 要】
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随着经济与科技的迅速发展,无线通信技术逐步应用到生活的各个方面,其使用者与设备数逐年增加,需要无线通信系统有更大的信道容量、更宽的带宽、更快的传输速率。作为无线通信系统中的收发设备,天线需要向着小型化、宽带化、多功能、可重构、高增益等方向发展。介质谐振天线凭借其结构灵活、低损耗、高辐射效率等优势脱颖而出,展示出了广阔的发展前景。本文首先调研了介质谐振天线的国内外研究现状,随后对介质谐振天线的工作原
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随着经济与科技的迅速发展,无线通信技术逐步应用到生活的各个方面,其使用者与设备数逐年增加,需要无线通信系统有更大的信道容量、更宽的带宽、更快的传输速率。作为无线通信系统中的收发设备,天线需要向着小型化、宽带化、多功能、可重构、高增益等方向发展。介质谐振天线凭借其结构灵活、低损耗、高辐射效率等优势脱颖而出,展示出了广阔的发展前景。本文首先调研了介质谐振天线的国内外研究现状,随后对介质谐振天线的工作原理作了简要阐述,并对常见的矩形、半球形、圆柱形介质谐振器的工作模式及Q值计算公式进行了推导,随后对介质谐振天线的常用馈电方式做了归纳总结。在此基础上,针对宽带、全向、圆极化等特性设计了以下三款天线:（1）宽带全向介质谐振天线。全向天线具有辐射覆盖面大以及避免极化失配的特点,宽带全向介质谐振天线则兼顾了小型化、高效率、宽频带等优势。本天线利用单面Alford结构形成环形电流,又通过延长探针增加谐振盘等形式使构成稳定的宽带多模谐振,从而实现宽带全向性。最终本天线工作在2.3 GHz-3.4GHz,峰值增益2.1dBi,水平不圆度小于0.4d B。（2）宽带圆极化介质谐振天线。圆极化天线极化损失小、抗多径干扰能力强,宽带圆极化天线相比于宽带电子系统可以有效减少硬件结构,提高系统稳定性。本天线通过切角及顶部开槽等形式形成圆极化,并通过在基板及谐振器底部嵌入金属柱结构以进一步降低轴比,从而实现宽带圆极化。最终本天线工作在1.75GHz-3.0GHz,圆极化频带为2.02GHz-2.97GHz,峰值增益6.7dBi,是一款具有实用意义的宽带圆极化介质谐振天线。（3）可重构宽带圆极化介质谐振天线阵列。阵列天线方向性强、增益高、副瓣低,介质谐振天线构造的天线阵列又具有单元间耦合低、尺寸小、辐射效率高等优点。本章首先利用双Z字缝隙构造了一个宽带圆极化阵列,又在谐振器底部开槽注入液体金属,通过控制液体金属的位置实现可重构。最终该阵列工作在4.74GHz-6.23GHz,圆极化频带为5.15GHz-6.35GHz,峰值增益12dBi,带内增益均大于8.5dBi。
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