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1、介质谐振器及宽带印刷缝隙天线研究作者姓名张三学校导师姓名、职称李四副教授领域电子与通信工程行业导师姓名王五申请学位类别电子信息硕士提交学位论文日期2014年9月学校代码10018分类号TN82.学号0818110077密级公开或秘密北京电子科技学院硕士学位论文介质谐振器及宽带印刷缝隙天线研究作者姓名：张三领域：电子与通信工程/计算机技术学位类别：电子信息学校导师姓名、职称：行业导师姓名：提交日期：201年月AStudyofDielectricResonatorAntennasandBroadbandPrintedSlotAntennasAMasterThesisSubmittedtoBeiji
2、ngElectronicScienceandTechnologyInstituteinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineering/ComputerTechnologyByZhangsanSupervisor:LisiWangwuApril2011北京电子科技学院学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以
3、外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得北京电子科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：H期：北京电子科技学院关于论文使用授权的说明本人完全了解北京电子科技学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京电子科技学院。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文
4、研究课题再撰写的文章一律署名单位为北京电子科技学院。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要近年来，介质谐振器天线(DieIeCtriCResonatorAntenna,DRA)和宽带印刷缝隙天线由于其良好的性能受到了学者的广泛关注。介质谐振器天线具有频带宽、效率高及激励简单等诸多优点，在毫米波段中具有良好的应用前景。宽带印刷缝隙天线以其低剖面、加工简单以及易于与电路集成等优点，在现代无线通信中得到了广泛的应用。本文对介质谐振器天线及宽带印刷缝隙天线进行了系统的研究，所取得的主要研究成果为：1 .对宽带印刷缝隙天线进
5、行了研究。针对无线通信系统的要求，提出了一种覆盖IMT-2000WiMAX和WLAN等频段的共面波导馈电的宽带印刷缝隙天线。通过改变缝隙和共面波导的结构参数来调节天线的谐振频率，再引入一段阻抗变换器来实现宽带阻抗匹配。还提出了一种微带馈电的超宽带椭圆形印刷宽缝天线，通过调整椭圆形缝隙和椭圆环形贴片长短轴的比例来实现宽带阻抗匹配。2 .对宽带介质谐振器天线进行了研究。基于三种展宽带宽的方法，即引入空气层减小介质谐振器天线的内在Q值，选择合适的空气层厚度使之工作于辐射特性类似的多种模式，以及在馈线末端加六边形枝节对介质谐振器天线进行阻抗匹配，设计了一种缝隙耦合馈电的宽带圆柱形介质谐振器天线。采用月
6、牙形印刷单极天线与介质谐振器的混合结构，设计了一种共面波导馈电的超宽带介质谐振器天线。实验结果表明，这两种介质谐振器天线具有良好的宽带性能。3 .对宽带圆极化及高隔离度双线极化介质谐振器天线进行了研究。提出了一种环形缝隙耦合馈电的宽带圆极化介质谐振器天线。利用介质谐振器天线和环形缝隙的双谐振工作得到宽带圆极化特性，并加入匹配网络实现了宽带阻抗匹配。提出了一种覆盖5.2GHzWLAN频段的高隔离度双线极化矩形介质谐振器天线。采用探针与缝隙分别对两个端口馈电实现了高隔离度，并通过双探针等幅反相馈电技术避免了单个探针馈电的方向图不对称性。4 .对小型化介质谐振器天线进行了研究。介绍了几种小型化介质谐
7、振器天线的设计方法，并对其中的一种方法加以改进，设计出一种改进型小型化介质谐振器天线。通过与多个天线的对比表明，使用金属柱代替金属面来减小天线的尺寸能避免辐射方向图畸变，降低交叉极化电平。5 .对高增益介质谐振器天线直线阵列进行了研究。基于矩形介质谐振器天线高次模的分析结果，选取一种高增益介质谐振器天线单元，设计了一个8单元高增益介质谐振器天线直线阵列。分析了阵列间距对天线阵增益的影响，通过比较发现该介质谐振器天线直线阵列的增益要高于相同口径的微带贴片天线直线阵列。最后，结合馈电网络实际加工了一个8单元介质谐振器天线直线阵列的实验模型，实测结果验证了该设计方法的可行性和有效性。关键词：XXX,
8、XXX,XXX,XXX,XXX（一般为35个）论文类型：应用研究ABSTRACTABSTRACTInrecentyears,dielectricresonatorantennas(DRA)andbroadbandprintedslotantennashavebeenwidelystudiedowingtotheirgoodperformances.Duetotheirseveraladvantagessuchaswidebandwidth,highefficiencyandeaseofexcitation,DRAshavebeenwidelyusedinmillimeterwaveregion
9、s.Broadbandprintedslotantennasarewidelyusedinmodernwirelesscommunicationsduetotheiradvantagesoflowprofile,simplefabricationprocessandeaseofintegrationwithcircuits.ThisdissertationismainlyconcernedwiththedesignandimplementationofvariousDRAsandbroadbandprintedslotantennas.Theauthorsmajorcontributionsa
10、reoutlinedasfollows:1. Twobroadbandprintedslotantennashavebeenstudied.Firstly,accordingtotherequirementsofwirelesscommunicationsystems,acoplanarwaveguide(CPW)fedbroadbandprintedslotantennacoveringIMT-2000,WiMAXandWLANbandsisdesigned.Theresonantfrequenciesoftheantennaareadjustedbychangingthestructure
11、softheslotandthecoplanarwaveguide.Animpedancetransformerisintroducedtorealizebroadbandimpedancematch.Secondly,amicrostripfedprintedellipticalwide-slotantennaisproposedforultra-widebandapplications.Theultra-widebandimpedancematchisachievedbyadjustingtheaxialratiooftheellipticalslotandtheellipticalann
12、ularpatch.2. TwobroadbandDRAshavebeenstudied.Firstly,aslot-fedbroadbandcylindricalDRAisdesignedbyusingthefollowingthreemethods:introducingairgaptoreducetheinternal-factoroftheDRA,choosingtheappropriatethicknessoftheairgaptomaketheDRAworkingatseveralmodeswithsimilarradiationpatterns,andaddinghexagons
13、tubattheendofthefeedlinefortheDRAimpedancematch.Secondly,aCPW-fedultra-widebandDRAisproposedbyusingthecombinationofcrescent-shapedprintedmonopoleandDRA.Theexperimentalresultsshowthatthesetwoantennashavegoodbroadbandperformance.3. Abroadbandcircularly-polarized(CP)DRAandaduallinear-polarizedDRAwithhi
14、ghisolationhavebeenstudied.Firstly,abroadbandcircularlypolarizedcylindricalDRAexcitedbyannularslotcouplingisproposed.ThebroadbandCPradiationhasbeenachievedbyusingtwoCPradiators,DRAandannularslot.Inaddition,animpedancetransformerisintroducedtoimprovetheimpedancebandwidth.Secondly,aduallinearlypolariz
15、edrectangulardielectricresonatorantennawithhighisolationoperatingataround5.2GHzforWLANapplicationshasbeenpresented.Thehighisolationisachievedbyusingtwohybridfeedingmechanism:oneporthavinganH-shapedaperturecoupledfeedandtheotherwithprobefeed.Twoout-of-phaseprobefeedisusedtoavoidtheasymmetricradiation
16、patterncausedbysingleprobefeed.4. AcompactDRAhasbeenstudied.SeveraltechniquesusedforreducingthesizeofaDRAarediscussed.Byusingtheshortingposts,amodifiedcompactDRAisdesigned.Comparingwithseveralexistingantennas,theradiationpatternsdeformationandcouldbeavoidedandthecrosspolarizationlevelsarereduced,byu
17、singshortingpostsinsteadofshortingplate.5. Ahigh-gainDRAlineararrayhasbeenstudied.Basedontheanalysisresultsofthehigh-ordermodesoftherectangularDRA,ahigh-gainDRAelementisselectedtodesignan8-elementhigh-gainDRAlineararray.Theeffectofspacingbetweenadjacentelementsonthegainofthearrayisanalyzed.Inadditio
18、n,itisfoundthatthegainoftheproposedDRAlineararrayishigherthanthemicrostrippatchlineararraywiththesameaperturearea.Finally,an8-elementDRAlineararrayprototypeisconstructedtovalidatethefeasibilityandefficiencyofthedesign.Keywords:XXX,XXX,XXX,XXX,XXXTyPeofDissertation:AppliedResearch插图索引图序号图名称X表格索引表格序号表
19、格名称X符号对照表符号符号名称XXXXXXXXXXXXXXXXXX缩略语对照表缩略语英文全称中文对照XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX目录目录摘要IABSTRACTIn插图索引V表格索引VI符号对照表V11缩略语对照表Vl目录K第一章绪论11.1 选题缘由和意义X1.1.1 介质谐振器天线的研究进展X1.1.2 宽带印刷缝隙天线的研究进展X1.2 国内外研究现状分析X1.2.1 国外学者的研究X1.2.2 国内学者的研究X1.2.3 存在的主要问题X1.3 论文的主要研究思路和研究方法X1.3.1 研究思路X1.3.2 研究方法X第八章结论和展望X8.1 研究结论X8.2
20、研究展望X参考文献X致谢X作者简介X1 .基本情况X2 .教育背景X3 .攻读硕士学位期间的研究成果X第一章绪论第一章绪论无线通信系统的飞速发展，对作为其关键部件的天线提出了小型化、宽频带、高效率等高性能要求。各种各样的微带贴片天线因其剖面低、质量轻等优点，已经得到了深入的研究和广泛的应用。然而，由于微带贴片天线存在高频段金属欧姆损耗高、低频段天线几何尺寸较大的两个关键性技术瓶颈，一定程度上限制了其发展和应用。近年来，一种新型天线介质谐振器天线(DielectricResonatorAntenmDRA)由于自身所具有的良好性能受到了国外学者的关注和研究U-叫1.1 选题缘由和意义1.1.1 介
21、质谐振器天线的研究进展XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1.1.2宽带印刷缝隙天线的研究进展XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX表1.1双极化DRA激励方式的性能对比方式电性能参探针环形缝隙探针和缝隙缝隙和CPW探针缝隙缝隙CPW谐振频率9.5GHz8.8GHz9.4GHz9.8GHz9.2GHz9.3GHz带宽(Sl-10dB)7.3%4.5%6.9%6.8%4.9%5.3%隔离度(带内最差)-16.5dB-17dB-31d
22、B-22dB方向图不对称对称不对称对称对称对称交叉极化电平高低高低低低第八章结论和展望8.1 研究结论XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX8.2 研究展望XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX参
23、考文献参考文献1 PapworthA,FoxP,ZengGT,etal.AbilityofaluminumalloytowetaluminafibresbyadditionofbismuthJ.1999,(4):419-428.2昂温G.外国出版史M.陈生铮译.北京：中国书籍出版社，1988:89-90.3高义民,张凤华,邢建东等.颗粒增强不锈钢基复合材料冲蚀磨损性能研究JL西安交通大学学报，2001,20(7)：727-730.致谢本论文是在导师的悉心指导下完成的，从论文的选题到论文的撰写，无不渗透着导师的心血，值此论文完稿之际，谨对导师的辛勤培育以及谆谆教诲表示最衷心的感谢！作者简介作者简
24、介1 .基本情况男，陕西西安人，1982年8月出生，北京电子科技学院电子工程学院电子与通信工程领域2008级硕士研究生。2 .教育背景2001.1 82005.07就读于北京电子科技学院电子工程学院电子信息工程专业，获工学学士学位2001.2 8北京电子科技学院电子工程学院电子与通信工程领域硕士研究生3.攻读硕士学位期间的研究成果3.1 发表的学术论文1 XXX,XXX,XXX.etal.RapiddevelopmenttechniquefordripirrigationemittersJ.2003,(2):104-110.(SCI:672CZ,EI:03187452127)21XXX,XXX,XXX.基于快速成型制造的滴管快速制造技术研究J西安交通大学学报，2001,15(9)：935-939.(EI：02226959521)3.2 发明专利和科研情况：1 XXX,XXX,XXX等.专利名称P.国别,专利种类,专利号,2006.8.2 XXX,XXX,XXX等.科研项目名称.陕西省科技进步三等奖,2003,12.3 XXX项目，项目名称，起止时间，完成情况，作者贡献.
