【摘 要】
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过去的几十年中,移动通信系统的技术标准在不断发展,通信系统中的硬件也在不断的更新换代。可以预见的是,由于信息量产生了爆发式的增长,作为通信系统的收发器件的天线,正在面临这与以往不同的挑战。为了应对这一挑战,采用宽带的双极化天线是一种很有效的办法。由于通信标准的不断演变,应用于民用通信的频带也在不断增加。相比窄带天线,宽带的天线可以同时覆盖多个工作频段,从而避免需要使用多个天线,这样就能使系统更加简
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过去的几十年中,移动通信系统的技术标准在不断发展,通信系统中的硬件也在不断的更新换代。可以预见的是,由于信息量产生了爆发式的增长,作为通信系统的收发器件的天线,正在面临这与以往不同的挑战。为了应对这一挑战,采用宽带的双极化天线是一种很有效的办法。由于通信标准的不断演变,应用于民用通信的频带也在不断增加。相比窄带天线,宽带的天线可以同时覆盖多个工作频段,从而避免需要使用多个天线,这样就能使系统更加简单,从而系统更加可靠。天线的极化分集技术也被广泛采用。由于一对极化正交的电磁波之间没有相关性,通过发射或者接收两种极化正交的电场波就可以有效的克服多径效应并能节省有限的频带资源。由于具备多样的优点,宽带的双极化天线十分符合通信系统的发展趋势。本文针对双极化天线的宽带化,小型化等方面进行了研究,并结合科研项目,提出了三种不同的双极化天线。第一种天线是一种宽带交叉偶极子天线,实现了带宽的拓展,其工作在3.9-5.6GHz。与传统的偶极子天线不同的是,它采用的是边缘馈电的方法,两层介质基板上分别印刷一对偶极子,从而具有易加工的优点。它采用了偶极子贴片之间的强耦合来拓展带宽,于此同时,这个天线采用了短路柱来提高端口隔离度。研究表明,短路柱能提高端口隔离度的机理是由于其能改善寄生贴片的对称性。第二种天线是一种高隔离的低剖面交叉偶极子天线,实现了垂直方向的低剖面,其工作在3.0-3.8GHz,。通过使用人工磁导体结构,天线的剖面将不再需要保持四分之波长,能够极大的降低天线的剖面高度,从而实现天线的小型化。但是,我们研究表明,采用人工磁导体将会导致额外的端口之间的耦合。而在本设计中,使用与同轴相同半径的短路柱,可以有效得引导人工磁导体表面的电流方向与主极化方向一致,从而获得极好的端口隔离度。第三种天线是一种小型化的宽带双极化微带天线,同时实现了垂直方向的低剖面与水平方向的紧凑尺寸,其工作在1.4-1.8GHz。前人研究表明使用人工磁导体虽然可以有效得降低剖面,但是值得一提的是,人工磁导体结构将会占据太多的水平空间。为了解决这一问题,我们提出了一种刻蚀了网格槽缝的贴片天线。由于两种模式被同时激励,因此拓展了贴片天线的带宽,与此同时还不会增加贴片天线的高度。所以这种宽带的双极化天线在保持低剖面的同时,也具有紧凑的水平尺寸。
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