第一篇：无线通信系统中宽带无源器件的研究与设计
无线通信系统中宽带无源器件的研究与设计
【摘要】：随着无线通信的快速发展,射频系统对微波无源器件提出了更高的要求,要求射频前端的无源器件能够实现小型化、宽通带。基片集成波导滤波器凭借其自身的优势,如重量轻,小型化和容易与其他器件集成,近几年受到学者广泛的研究。同样,圆极化天线也已经被广泛地运用在卫星通信和脉冲雷达等领域,迫切需求天线有更高的阻抗带宽和轴比带宽。本论文首先研究并提出了一款基于SIW的小型化宽带滤波器,然后提出了一款宽带圆极化天线。本论文的主要内容主要分为以下三个部分：首先,介绍了无线通信中基片集成波导滤波器和圆极化天线的研究现状,然后介绍了表征滤波器和天线性能的几个重要参数及其数值分析方法。其次,提出了一款基于折叠基片集成波导(SIFW,SubstrateIntegratedFoldWaveguide)的小型化宽带带通滤波器,并给出了仿真结果。为了改善通带低端的带外抑制特性,通过引入交叉耦合结构,产生了两个传输零点。此外,通过在顶层和底层金属微带上刻蚀互补谐振环(CSRR,ComplementarySplit-RingResonators),改善了通带高端的带外特性。仿真结果表明,滤波器的工作频率在7.1GHz,相对带宽约为47%,通带内回波损耗优于-15dB,插入损耗小于0.7dB。最后,提出了一款宽带圆极化缝隙天线,缝隙天线的圆极化辐射由微带馈线的临近耦合激励产生。为了获得较宽的轴比带宽,3dB轴比通带内有三个圆极化模式被激励。同时,采用渐变式馈电结构改善了输入端口的阻抗特性。结果表明,本文提出的天线圆极化带宽为
56%(3.17GHz-5.65GHz),阻抗带宽为64%(2.96GHz-5.75GHz),天线峰值增益为3.5dB。【关键词】：无线通信系统SIFW滤波器小型化宽带天线圆极化天线
【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：TN713;TN821.1 【目录】：中文摘要10-11ABSTRACT11-13第一章绪论13-231.1课题研究的背景及意义131.2无线通信系统中无源器件的研究现状13-151.2.1基片集成波导滤波器13-141.2.2圆极化天线14-151.3微带天线的宽带技术15-161.4本文的研究内容和主要贡献16-17参考文献17-23第二章滤波器及天线基础理论23-322.1引言232.2滤波器的技术指标23-242.3频率变换24-272.3.1低通到高通的频率变换252.3.2低通到带通的频率变换25-272.3.3低通到带阻的频率变换272.4天线的基本参数27-302.4.1天线的方向性系数与增益27-282.4.2天线的反射系数与回波损耗28-292.4.3天线的输入阻抗292.4.4天线的频带宽度292.4.5天线的辐射效率29-302.4.6天线的交叉极化302.5电磁仿真算法-有限元法及仿真软件HFSS30参考文献30-32第三章基于SIFW滤波器的研究与设计32-423.1引言323.2基片集成波导技术32-343.2.1基片集成波导结构32-333.2.2基片集成波导传输特性333.2.3基片集成波导-微带转换器的设计33-343.3耦合理论与输入输出设计34-363.3.1耦合系数34-353.3.2耦合拓扑结构设计353.3.3外
部品质因数值的计算35-363.4基于SIFW滤波器的设计36-403.4.1滤波器结构36-373.4.2互补型开口环谐振环设计37-383.4.3滤波器敏感性分析38-393.4.4仿真结果分析39-403.5本章小结40参考文献40-42第四章宽带圆极化天线的研究与设计42-524.1引言424.2圆极化技术42-454.2.1圆极化原理42-434.2.2圆极化实现技术43-454.3圆极化天线的设计45-494.3.1天线结构的设计45-464.3.2天线设计与性能分析46-474.3.3仿真结果分析47-494.4本章小结49-50参考文献50-52第五章器件制作工艺及测试系统52-575.1无源器件的制作过程525.2S参数测试系统52-545.3天线测试系统54-555.3.1测试设备及原理54-555.3.2辐射方向图的测量555.3.3天线轴比的测量55参考文献55-57第六章总结57-58攻读学位期间取得的研究成果及参与科研的项目58-59致谢59-60个人简况及联系方式60-62
本论文购买请联系页眉网站。
第二篇：无线通信系统中差分双频封装天线及宽带接收机研究与设计（范文）
无线通信系统中差分双频封装天线及宽带接收机研究与设计 【摘要】：随着无线通信的发展,移动终端已经发展成为个人智能设备。射频前端作为移动终端的重要组成部分,其向着小型化、多标准接入、低成本和高性能方向发展。封装天线是解决系统高集成度最有前景的方案,其研究受到了广泛的关注。同时,无线通信系统要求射频前端拥有宽频带和多频段工作的性能。因此,本文主要研究了差分双频封装天线和宽带的射频接收机。论文的主要内容如下：首先,介绍了差分双频封装天线的研究和发展现状、描述天线基本性能的几个重要参数,以及天线的数值分析方法。同时,介绍了典型射频接收机结构和技术指标。其次,提出了一种多层结构的差分双频封装天线(AiP),主要研究了封装结构和T型缝隙对天线性能的影响。封装结构的引入激励了一个新的谐振点,使得天线实现双频工作,并提高了阻抗匹配性能。T型缝隙的引入优化了高频段的匹配性能并抑制了高次模对高频辐射性能的影响,使得高频方向图的分瓣现象得到了改善。测量结果表明,该天线工作于2.49GHz和5.8GHz,与仿真结果基本吻合,10dB相对带宽分别为1.61%(2.47-2.51GHz)和5.51%(5.67-5.99GHz),且具有良好的辐射性能。最后,提出了一种采用零中频解调方式的宽频带接收机。该接收机采用LinearTechnology公司的LT5575和LT6600-20芯片实现解调、基带信号滤波和放大的功能。测试结果表明,该接收机实现了良好的宽带工作,工作带宽为1.2GHz(1.5GHz-2.7GHz),并且在整个工作频段内实现较好的性能,解调信号的带宽为20MHz,接收机
增益约为13dB,射频信号的最小接收功率为-25dBm。同时,本文采用GSM信号进一步测试了接收机的接收性能。【关键词】：无线通信系统封装天线差分天线双频天线宽带接收机零中频接收机 【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：TN820;TN858 【目录】：中文摘要8-9ABSTRACT9-11第一章绪论11-231.1课题研究的背景及意义11-121.2无线通信系统中天线的研究现状12-141.2.1封装天线12-131.2.2差分天线13-141.3微带天线的双频技术14-151.4典型射频接收机的结构15-171.4.1超外差接收机结构15-161.4.2零中频接收机结构16-171.5本文的研究内容和主要贡献17-18参考文献18-23第二章天线基础理论及接收机的技术指标23-302.1天线的基本参数23-262.1.1天线的输入阻抗、驻波比和回波损耗23-242.1.2天线的辐射方向图和方向性24-252.1.3天线的增益252.1.4天线的频带宽度25-262.1.5天线的极化特性262.1.6天线的效率262.2天线的数值分析方法26-272.3接收机的技术指标27-282.3.1噪声系数27-282.3.2灵敏度282.3.3动态范围282.4本章小结28-29参考文献29-30第三章差分双频封装天线研究与设计30-413.1引言303.2差分双频封装天线研究与设计30-393.2.1差分天线的理论30-313.2.2天线的设计及其结构31-333.2.3天线的性能分析33-383.2.4测量结果及分析38-393.3本章小结39-40参考文献40-41第四章宽带
零中频接收机的研究和设计41-484.1引言414.2接收机的设计41-434.2.1接收机电路的总体设计41-424.2.2解调芯片的电路设计424.2.3滤波和放大电路的设计42-434.3接收机实际电路的测试和分析43-464.4本章小结46参考文献46-48第五章天线和接收机的测量48-545.1天线的测量48-525.1.1天线S参数的测量48-495.1.2天线远场特性的测量49-525.2接收机的测量52-53参考文献53-54第六章总结与展望54-56攻读学位期间取得的研究成果及参与科研的项目56-57致谢57-58个人简况及联系方式58-60
本论文购买请联系页眉网站。
第三篇：LED照明器件与系统设计的关键因素
LED照明器件与系统设计的关键因素:兼容性和可靠性
一 引言
随着人类科技的不断发展，我们星球的夜晚变得越来越明亮，越来越绚烂，在这些变化的背后，是不断发展的照明技术。在照明技术的开发及制造中使用的电子系统和元器件改变了照明设备及系统的未来。纵观照明技术的发展历史，大致经历了四个时代的跨越式变迁，并得到了长足的发展。早期具有代表性的是它通过二极管和晶体管对交流电进行整流，随后发展为内置直流逆变产生高频交流，高效驱动T8灯具的电子荧光灯照明镇流器。如今，设计者已不再仅仅设计电子镇流器，而致力于AC-DC智能$变换器的设计，有些内部还含基于微处理器构成的用以照明控制和调光的复杂控制系统。
设计者们给发光二极管—led和阵列作光源设计的供电电源，称之为LED电子驱动器。对于LED照明器件和系统而言，LED光源本身就是其电子封装组成的一部分。这种给LED阵列提供能源并对其进行控制的电子驱动器，LED阵列的规模少则由十几个、几十个，多则上百个甚至更多的发光二极管组成。这种动态的光源驱动器设计复杂程度远远超过原先各种气体放电辉光管镇流器。这个全新的领域，给LED照明器件及系统设计者和制造厂商带来了新的挑战。辉光放电管镇流器设计只需关注镇流器内部的电子组件设计是否合理、可行。而LED照明器件及系统设计则必须额外考虑LED光源的问题。设计者必须考虑驱动器会给由若干LED芯片组成的阵列与其他电子元器件串、并或混联构成的电路模块带来各种干扰。
二 电源系统的兼容性
向LED或LED阵列提供电功率是LED照明器件与系统从设计到实施，以及保证终端用户都可靠的工作状态，并与供电源系统有良好兼容性必须考虑的重要问题。电源系统包括了人们日常生活中的各种电气基础设施和市电电网公共设施。
研究表明，通常情况下，用户具备并操作的电源设备通常会存在种种不太合理的连线或者接地处理错误。当外部公共电源设施发生普遍电流干扰时，不合理甚至错误的连线或接地处理会加剧干扰的程度，增加用户电子照明器件的损坏几率，严重时还会造成器件的永久性破坏。LED照明器件和系统必须具有能在日常电气环境下正常工作的能力。典型的日常电气环境包括室内外照明、商场和工厂等建筑内外的照明设施以及市政电线杆上的LED路灯、探照灯等。
电气照明已经成为人们白天及黑夜生活必不可少的一部分。当照明器件及系统意外失效时，商业运作、生产作业和日常生活都会被迫终止，如果一段时间内照明不能恢复，人们会感到极为不便甚至不知所措。造成电气意外故障的原因有很多种，包括雷击、交通事故破坏电线杆、建设施工工人破坏地下供电设施，甚至是动物爬到供电变压器及高压电缆上所带来的影响，这些都在日常生活中并不偶然发生的事例了。诸如此类的事故，都会造成供电系统暂时性的故障，使得照明器件及系统遭受电气干扰，严重的还存在中断的困扰。目前全世界范围内能源问题得到了广泛的关注，提高能效以及节约能源对于净化我们的星球和建设绿色社会环境是极其重要的。如今，照明约占电网总负荷的23%，人们都把目标制定在发展和使用高效的，能够在用电高峰时段减少负荷量的电子照明器件上。当然，如果照明器件在没有达到预期使用寿命之前就失效或完全不能发光了，那么所有提高能效以及节约能源的初衷就变得毫无意义。综上所述，自然引出了关于讨论LED照明器件和系统的可靠性及兼容性相关的重要问题。
第四篇：国内PLC光无源器件市场的现状与未来
国内PLC光无源器件市场的现状与未来
PLC光无源器件市场在经历了2012年下半年“这个冬天有点冷”之后，2013年上半年也未见得市场有半点起色，目今国内PLC厂商仍然在“价格战”的硝烟里乐此不彼，并且大有愈演愈烈的态势。展望PLC光无源器件的未来，雾霾深重，难以辨清方向。
PLC光无源器件的尴尬现状
据统计，截至2011年，国内的PLC分路器制造商约150家之多，短短三年时间年复合增长率达到120%。而2012年数据显示，2012年全大部分PLC制造商仅能开起三成的产能，并且价格跌落30%。2012年PLC的销售量与2011年基本持平，但由于价格下跌致使销售额明显下降。而2012年下半年整体PLC市场偏淡，有些二级市场的厂家几个月没有订单，大量的库存堆积。
2012年下半年PLC市场的冷淡持续到今年一季度，伴随的是利润再次被削弱，付款周期依然漫长，订单情况仍然不见回转。总体回顾，今年一季度国内PLC市场仍然很惨淡。
据河南仕佳光子科技有限公司研发总监安俊明博士介绍，目前PLC市场存在非良性竞争，价格与成本严重倒挂，行业已进入洗牌期。这一点得到众多业内人士的认同，并表示，如今的PLC市场已进入洗牌期，唯有真正有实力的厂商方能坚持到最后。
PLC光无源器件厂商的未来出路
因此，不少厂商开始寻找出路，譬如转型。目前有些PLC厂商已经开始转型。据了解，部分厂商开始转向需求量更大但竞争也更为激烈的跳线生产，也有部分厂商转型离开光通信行业。但仍然有一些有实力的厂商各更高端的产品线转移，如AWG、VOA和VMUX。未来几年中，PLC市场虽然也会有起伏，但整体市场的走向仍然难以预测。
不过可以预测的是，未来PLC光无源器件将转向更高端的产品线。有专家认为，其实PLC光无源器件市场正处于洗牌加剧的阶段，后期PLC光无源器件的相关企业发展空间将会更大。因此，只要企业坚持把产品做精做专，努力掌握核心技术，力求高端，而不是一味地拼价格战，那么不可否认，未来也能在PLC市场占领一席之地。
第五篇：超宽带天线的研究与设计
超宽带天线的研究与设计
李庆娅 李晰 唐鸿燊
摘 要： 本文设计了一款差分微带超宽带天线，通过改变馈线和尺寸和接地板上缝隙的半径,优化了天线的性能，所实现的天线带宽为11.5 GHz，且有较好的辐射特性。在此基础上，通过在两贴片上对称地开槽，得到了在5 GHz处有陷波特性的超宽带天线。关键词：超宽带天线；差分天线；带阻特性
Research and Design of Ultra-wideband Microstrip Antenna
Li Qing-Ya, Li Xi, Tang Hong-Shen Abstract: In this paper, a differential microstrip ultra-wideband antenna is designed.It is optimized by changing dimensions of feeding line and radius of slot in the ground.The simulated and measured results show that the frequency bands of antenna is 11.5 GHz.Also, it has good radiation characteristics.Based on this, by etching the slot in the patch symmetrically, the ultra-wideband antenna with band-notch characteristics at 5 GHz is achieved.Key words: Ultra-wideband antenna;differential antenna;band-notch characteristics 引言
近几年,随着超宽带(UWB)通信技术的快速发展，对应用于短距离无线通信系统中的天线提出了更高的要求，不仅要求天线尺寸小、剖面低、价格便宜，易于加工并可集成到无线电设备内部，同时，还要求天线阻抗带宽足够宽，以便覆盖整个UWB频段。美国联邦通信委员会(FCC)规定UWB信号的频段为3.1 GHz-10.6 GHz。这个通信频段中还存在划分给其他通信系统的频段，如5.15 GHz到5.35 GHz的IEEE802.11a和5.75 GHz到5.85 GHz的Hiper-LAN/2。
在接地板上开缝是实现超宽带天线的方法之一，常见的缝隙形状如倒锥形[1]、矩形、半圆形、梯形[2]等。文献[2]中仿真优化并制作了一个小型化超宽带微带天线，在整个工作频段2.15-13.47 GHz内，该天线的回波损耗均在-10 dB以下，增益基本稳定在3~6 dB之间，并具有比较稳定的辐射特性。在超宽带天线的基础上通过在辐射贴片上开槽实现带阻特性，槽的形状有L形[3]、矩形[4]、E形[5]等，文献[5]提出了一种新型的具有双阻带特性的超宽带天线，制作出实物并验证了天线的超宽带和陷波特性，即在中心频率3.75 GHz和5.5 GHz附近的频带范围内具有良好的陷波特性。
本文首先设计了超宽带天线，研究了天线的回波损耗S11和辐射特性与天线环形接地板尺寸的关系，改善了天线的带宽。在此基础上，通过改变贴片和微带线的尺寸。并利用折合形开槽技术在贴片上开槽，有效实现阻带。2 天线设计
本文设计天线结构如图1所示。图1(a)中天线的辐射贴片，位于介质基板的上表面，图1(b)是刻蚀了圆形缝隙的地，位于介质基板的下表面；天线采用介质为RogerS RT/duroid 6006，相对介电常数为6.15，厚为0.5mm的介质基板，尺寸为 29.6 mm×33.6 mm；馈电部分为50欧的微带线。
(a)正面结构
(b)反面结构
图1 天线平面结构示意图 仿真结果
天线的设计尺寸为p2l=5.3 mm、p2x=2.7 mm、p1l=5.4 mm、p1x=0.23 mm、cr=13.4 mm。采用三维电磁仿真软件HFSS对所设计天线进行仿真，结果表明cr、p2l和p1x对天线的带宽影响较大。图2-4给出了这些参数变化时，天线的反射系数。当研究天线的某一尺寸与天线特性的关系时，保持其他尺寸不变。
图2给出了不同cr值时天线S11的仿真结果，可以看出工作频率的最小值fmin随cr的增加而增加，由2.5 GHz增加到3 GHz；工作频率的最大值fmax随cr的增加而减小，由13 GHz减小到11.8 GHz。当cr=13.0 mm时，带宽最大，为2.5-13 GHz，实现超宽带10.5 GHz。
图3给出了不同p2l值时天线S11的仿真结果，可以看出改变p2l的值对7 GHz处的S11值有明显改善作用。当p2l=5.0 mm时，7 GHz处的S11值变化明显由原先的-11.334 dB下降到-37.6264 dB。
图4给出了不同p1x值时天线S11的仿真结果，可以看出改变p1x对7 GHz处的S11值有明显改善，且当p1x=0.20 mm时，7 GHz附近的S11在-10 dB以下，并且带宽最大，达到2.68~12.63 GHz。
0-5fmin0-5-10-10S11(dB)S11(dB)fmax-15-20-25-30-35-4012-15-20-25-302345 cr=13.0mm p2l=4.0mm p2l=5.0mm p2l=5.3mm p2l=6.0mm*** cr=13.4mm cr=13.8mm cr=14.0mm67891011121314Frequency(GHz)Frequency(GHz)
图2不同cr时天线的S1图3不同p2l时S11与频率的关系
0plx=0.20mm-5plx=0.24mmplx=0.28mm42Gain(dBi)S11(dB)-10plx=0.30mm0-2-4-***89Frequency(GHz)10111213-62468101214Frequency(GHz)
图4不同p1x时S11与频率的关系图
图5增益图
4测试结果
根据前面的研究结果实现的天线如图6所示，天线的尺寸为p2l=5.0 mm、p2x=2.7 mm、p1l=5.4 mm、p1x=0.20 mm、cr=13.4 mm，使用Agilent公司的网络分析仪N5221测量了天线的S参数，结果如图7所示。对比图2中cr=13.4 mm和图7可知，天线测量结果与仿真基本一致，尤其在在6 GHz-13 GHz处较为吻合。天线的方向图和增益如图8-10所示。图8给出了天线增益，在3-8GHz，增益都大于3dB，最大值为4.11dB，而在3-12GHz，增益较低，尤其在11GHz时，只有-6dB。图9-10给出了天线在5GHz处的方向图，可以看出，天线在H面为全向辐射，在E面方向图为8字形，在其他频段的方向图与5GHz处的基本相同。对于实测与仿真结果的差距，可以通过提高加工精度和改进测量技术来得到改善。
(a)正面结构
(b)反面结构
图6 天线实物图
50-5S11(dB)0-5Gain(dBi)-10-15-20-25-30-10-15-20-354812Frequency(GHz)16200246810121
4Frequency(GHz)
图7 实际天线回波损耗S1图8 增益图
00-20-40-60-80-60-40-200210***027090 033030 co-pol cross-pol 0-30-60-90-60-30024027033030 cross-pol co-pol300603006090 120210180150
图9 H面方向图
图10 E面方向图 5GHz处实现有阻带特性的超宽带天线
为了进一步增加5 GHz附近的S11，减小这个频段的辐射，实现有陷波特性的超宽带天线，在圆形贴片上加载多边形槽线，其结构如图11所示，槽线的总长度计算公式为
Lslotc/{2f[(r1)/2]1/2}
(1)其中c表示光速;f为槽线的谐振频率;εr为介质板的相对介电常数[5]。根据陷波频带的中心频率为5 GHz，由式(1)计算出槽线的长度为15.84 mm.图12给出了fl3对S11的影响，由图知，当fl3改变时，即槽线的总长度改变时，天线的陷波频段也随着变化，当fl3=1.5 mm时，5GHz处fl3最大并在-10 dB以上；此时的增益图如图13所示，可以看出，当f=5 GHz时，增益由原来的3.2dB降为-1.68451 dBi，在其他频段增益基本没变化。
图11 开槽的正面结构模型
0-5-10-15-20-25-300246 fl3=1mm fl3=0.5mm fl3=0.9mm fl3=1.5mm8101214642Gain(dBi)S11(dB)-2-4-6246810Frequency(GHz)1214
Frequency(GHz)0
图12不同fl3时S11与频率的关系图
图13 增益图 结论
本文所设计的差分超宽带天线，实现了2.5~13 GHz的工作带宽，辐射特性良好。天线尺寸为：p2l=5.0 mm、p2x=2.7 mm、p1l=5.4 mm、p1x=0.20 mm、cr=13.4 mm。利用折合形开槽技术在两贴片上分别对称开槽，在5GHz处实现了阻带特性。参考文献：
[1] 张 倩，刘运林，李智勇，王汇龙.一种改进的小型化超宽带平面倒锥缝隙天线.西南交通大学.2010(50)：85-89.[2] 官伯然，曹建伟.一种小型超宽带微带天线.杭州电子科技大学天线与微波技术研究所.2011(27)：60-63.[3] 金骏，钟顺时，具有带阻功能的超宽带印刷天线.上海大学学报.2007(13)：111-115.[4] 解俊，龚书喜，赵青，张磊.具有3.4/5.5GHz双阻带特性的单极子超宽带天线.西安电子科技大学 天线与微波技术国家重点实验室.2011(24)：67-71.[5] 郭德金，龚书喜，彭超，朱杨，张鹏飞.一种小型具有双阻带特性的超宽带天线设计.西安电子科技大学.2010(23)：24-26.[6] 特尼格尔，张宁，邱景辉，林澍，鲁国林.具有带阻特性的宽缝隙超宽带天线研究.电波科学学报.2011(26)：164-169.[7]杨 祁，杨晓冬，王莉莉.一种新型超宽带微带天线的设计.哈尔滨工程大学.2010(37)：36-42.[8] 钱祖平，周锋，彭川，韩继伟.一种小型平面超宽带天线的设计与实现.电波科学学报.2010(25)：920-923.[9] 邓超，谢拥军，李潞，张殿富，邹永星.平面印刷单极子天线频带抑制技术的应用.西安电子科技大学.2011(38)：112-117.
点击咨询 