【摘 要】
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天线作为发射和接收无线电波的重要设备,很大程度上影响着信号的强度和质量。随着无线通信技术的快速发展,全集成射频电路前端产品的需求日益扩大。射频电路前端大部分是通过差分技术来实现的,但目前绝大多数的天线被设计成单端口元件,不可和差分射频前端直接相连。差分天线改变了传统的馈电方法,可以直接向天线的输入端口馈入差分信号,避免了巴伦等转换元件的使用。这不仅提高了系统的集成度,还减少了不必要的前端损耗,提高
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天线作为发射和接收无线电波的重要设备,很大程度上影响着信号的强度和质量。随着无线通信技术的快速发展,全集成射频电路前端产品的需求日益扩大。射频电路前端大部分是通过差分技术来实现的,但目前绝大多数的天线被设计成单端口元件,不可和差分射频前端直接相连。差分天线改变了传统的馈电方法,可以直接向天线的输入端口馈入差分信号,避免了巴伦等转换元件的使用。这不仅提高了系统的集成度,还减少了不必要的前端损耗,提高了系统效率。另外差分天线还具有隔离度高、交叉极化低、共模抑制比高等优点,因此吸引了越来越多天线学者的研究。本文基于传统的差分天线理论,研究了两种宽带低交叉极化的差分天线,主要研究内容包括:1.提出了一种以波导功分器馈电的4×4宽带差分微带天线阵。采用两个T型谐振器与矩形贴片进行耦合馈电,增加了天线的谐振回路,拓宽了天线的带宽,并以H面相距1个波长和E面相距0.8个波长的距离组成了一个4×4阵列天线。为了测试方便,在4×4阵列天线的下方加装了8个波导E面功分器和三级波导H面功分器,两者通过同轴探针相连,有效地降低了天线的交叉极化,形成了稳定的方向图。最终设计加工了中心频率为28 GHz的微带天线阵,天线的3 d B增益带宽为10.7%,最高增益为19.54d B,在26.5 GHz～29.5 GHz的-10 d B阻抗带宽内天线的增益均在18 d B以上,天线E面和H面的交叉极化均在-26 d B以下。2.提出了一种宽带差分Fabry-Perot谐振腔天线。该天线采用了Fabry-Perot腔体结构,保证了天线具有高增益特性;下方的馈源采用了矩形贴片两侧加载矩形条带以及介质基板与接地板之间加载空气层两种方式,保证了天线具有宽的频带;馈源采用差分馈电,有效降低了整个天线的交叉极化。为了方便测试,在天线的下方加装了波导E面功分器,用两条半柔性RG402同轴线与馈源相连。最终设计加工了中心频率为5.5 GHz的Fabry-Perot谐振腔天线,天线的3 d B增益带宽为18.4%,最高增益为11.06 d B,在5.19GHz～6.2 GHz的-10 d B阻抗带宽内天线的增益均在10 d B以上,天线E面和H面的交叉极化均在-30 d B以下,天线的口径效率达到45%。
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