基于分布式放大器和CRLH傳輸線的有源漏波天線設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，有源集成天線因其體積小，功能強(qiáng)，效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于軍事和商業(yè)領(lǐng)域，如相控陣，功率合成，移動(dòng)通信和無線傳感器等方面。同時(shí)作為新興智能天線的微帶漏波天線因波束電控頻率掃描特性和低剖面、易集成等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來的研究熱點(diǎn)。
　　復(fù)合左右手（CRLH）漏波天線是CRLH傳輸線的眾多應(yīng)用之一。復(fù)合左右手傳輸線可以同時(shí)傳輸快波和慢波兩種模式。工作在快波區(qū)域的復(fù)合左右手傳輸線稱為漏波天線，可實(shí)現(xiàn)前向后向及邊向的輻射

2、，同時(shí)又具有很低的剖面。這些優(yōu)點(diǎn)使 CRLH漏波天線可與有源器件集成或做成共形表面應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)。分布式放大器（Distributed Amplifier，DA）也稱為行波放大器，將多個(gè)放大器沿傳輸線并聯(lián)在一起作，在極寬的頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)較平坦的增益和較好的阻抗匹配。本文以分布式放大器結(jié)構(gòu)和 CRLH漏波天線理論為基礎(chǔ)，利用二者的行波共性，采用電磁仿真結(jié)合試驗(yàn)實(shí)測(cè)的方法，對(duì)基于分布式放大器和 CRLH的微帶漏波天線進(jìn)行研究，提出并設(shè)計(jì)了性

3、能改進(jìn)的有源集成漏波天線。
　　本論文的主要工作如下：
　　1.設(shè)計(jì)了一款工作在1.9GHz的小型化平衡式低噪聲。利用MWO軟件對(duì)3dB正交耦合器進(jìn)行小型化仿真設(shè)計(jì)，使用中間加載開路枝節(jié)和階躍阻抗線的方法有效減小了耦合臂長(zhǎng)度，同時(shí)盡量增加帶寬。小型寬帶化的3dB正交耦合器較傳統(tǒng)正交耦合器面積減小約80％。有效地縮小了電路尺寸。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示該電路性能良好，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。
　　2.介紹了分布式放大器的主要性能參數(shù)和工作原理

4、。基于MEFET的小信號(hào)模型，設(shè)計(jì)了一款工作于2.5~6GHz的超寬帶放大器。工作頻段內(nèi)，該放大器增益為10dB左右，S11小于-10dB。實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真吻合良好。
　　3.從復(fù)合左右手等效電路研究入手，介紹了CRLH傳輸線的基本分析方法和設(shè)計(jì)思路。對(duì)對(duì)稱和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的 CRLH漏波天線進(jìn)行了分析與對(duì)比。在此基礎(chǔ)上，分別研究并設(shè)計(jì)了工作在平衡狀態(tài)下的六單元對(duì)稱和非對(duì)稱結(jié)構(gòu) CRLH微帶漏波天線。非對(duì)稱結(jié)構(gòu)CRLH漏波天線在工作頻段

5、2.4~6.8GHz內(nèi)S11均小于-10dB，輻射波束可實(shí)現(xiàn)從后向向前向無縫隙連續(xù)掃描，波束掃描范圍可達(dá)到-30°~50°。對(duì)稱結(jié)構(gòu)漏波天線工作頻段為2.6~6GHz。仿真可得該天線在工作頻段內(nèi)S11小于-10dB，掃描范圍為-60°~80°。
　　4.利用CRLH漏波天線和分布式放大器的行波共性，將設(shè)計(jì)好的對(duì)稱結(jié)構(gòu)CRLH漏波天線替代分布式放大器的漏極傳輸線。同時(shí)設(shè)計(jì)了與漏波天線色散關(guān)系一致的集總 CRLH傳輸線，替代柵極傳輸線