發(fā)布時間：2020-08-27 14:03

【摘要】：可重構天線能夠動態(tài)改變輻射特性,使其成為下一代無線通信系統(tǒng)中射頻前端必不可缺的一部分。本文主要對光控微波開關及其在可重構天線中應用進行了研究,設計了多款光控頻率可重構天線。本文的工作主要包括:1.基于光控微波開關的分層等離子層模型,對影響光控微波開關性能的關鍵因素進行了分析。設計了一種沉槽結構,改善了光控微波開關插入損耗;對該光控微波開關實物進行了測試,利用測試結果提取出等離子層的等效電導率,為后續(xù)光控頻率可重構天線的設計奠定了基礎。2.設計并制作了一款光控頻率可重構單極天線,通過激光控制兩個光控微波開關進而改變天線的諧振頻率,使天線工作在三個不同頻段上,三個工作頻段分別覆蓋了無線通信中的1.8GHz(GSM),2.4GHz(WLAN)和5.5GHz(WLAN)三個頻段。3.設計并制作了一款新型小型化共面波導光控頻率可重構天線。天線的整體尺寸為14.0×12.6×1.0mm~3,通過控制兩個光控微波開關來實現頻率可重構。天線共有三種工作狀態(tài),通過控制激光改變嵌入在天線中心兩個光控微波開關的電導率,可以使天線工作于3.2-5.0GHz,5.0-7.0GHz和8.8-8.8GHz三個工作頻段。4.設計并制作了一款具有開關可控縫隙的新型光控頻率可重構微帶天線。天線的整體尺寸為40×40×1.6mm~3,此天線利用在參考地上的開關縫隙結構實現天線的可重構特性。此天線易于加工和裝配,具有五種可切換狀態(tài),包括超寬帶狀態(tài)、單頻帶和雙頻帶狀態(tài)。天線的超寬帶范圍在2.3-7.6GHz,單頻帶狀態(tài)有2-2.7GHz、1.8-2.8 GHz和5.0-6.2GHz,雙頻帶狀態(tài)有1.8-3.2GHz和5.0-6.2GHz。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN820
【圖文】：

南京航空航天大學全日制專業(yè)學位碩士學位論文LD6162RLI 設計了一款光控頻率可重構偶極子天線，兩個激光二極管分別臂的縫隙之中，并使用波長為 650nm 的激光激勵兩個二極管，可以使天720MHz 切換到 800MHz。Yazgan 設計了一款光控謝爾賓斯基分形天線，雜硅來作為光控微波開關。使用了波長為 808nm，功率為 120mW 的激光照射到硅片開關上，增加硅片開關的電導率，使天線的諧振頻率從 1.2G2]。里達理工大學的R. Nathan Lavallee等人通過仿真設計了一款光控頻率可重 所示。此款天線通過控制天線輻射貼片上的兩個光控微波開關，使天線諧他們利用在微帶貼片上面開關縫隙、頂端的容性貼片以及嵌入其中的光控夠諧振于 4.55,4.78 和 5.10GHz，并且仿真和實測擁有良好的一致性[2]。

(a) (b)圖 1. 2 光控微波開關和光可重構偶極子天線實物計了一款共面波導到共面帶狀傳輸線的光可重構偶極子高阻率的硅片（ρ>6000Ω.com）和最大輸出功率為 200m。文獻中設計了如圖 1.2(a)所示的微帶形式的光控微波尺寸是 1×2×0.3mm3。在設計過程中，作者仿真和實測的微波性能參數，測得此開關在 1.0-3.0GHz 頻率范圍

天線使用 TLY-5 作為介質基板，此天線不僅能夠實現一定的頻率可重構特性，定程度上改變輻射方向圖，實現一定程度的方向圖可重構。整個頻帶內匹配良好，上面的光控微波開關，此天線的諧振頻率可從 2.2GHz 變換到 2.7GHz 和 3.1GHz。一些文獻根據光敏半導體分層理論，提出了一種采用背面加光的光控微波開關結提高光控微波開關的性能，結構如圖 1.3 所示。使用了介電常數為 2.2、厚度為 1杰斯板材作為介質基板和載流子濃度為 1015cm-3、尺寸為 1×1×0.28mm3的 N 型摻雜為光控微波開關，通過在微帶線中心位置的介質基板上開孔，并使用一個塑料裝置定在基板下面，激光器通過光纖輸出激光從基板背面照射硅片進而降低光控微波開損耗。整個光控微波開關在 8-9GHz 頻帶范圍內的插入損耗為 2-3dB,開關隔離度在。在該文獻中，使用了同樣板材的介質基板設計了一款尺寸為 25×25×1.6mm3的光重構天線，此天線實物如圖 1.4 所示。天線的輻射貼片包含外圓和內圓兩個金屬貼和外圓之間有 1mm 縫隙，該縫隙中的兩個硅片開關作為射頻開關。利用上述相同式，當開關處于關狀態(tài)時，天線的諧振頻率為 18.4GHz；當開關處于開狀態(tài)時，天頻率為 12.2GHz。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 劉起坤;邢鋒;張廣求;;一種新型雙陷波超寬帶天線設計[J];微波學報;2011年01期

2 顧長青;韓國棟;;Hilbert縫隙天線的頻率可重構設計[J];南京航空航天大學學報;2006年06期

3 劉明暉，毛秀華，胡正榮;共面波導型光控微波開關的研究[J];東南大學學報;1996年03期

相關博士學位論文 前2條

1 劉文堅;平面超寬帶天線及其陣列研究[D];華南理工大學;2010年

2 魏文博;可重構天線研究[D];西安電子科技大學;2008年

相關碩士學位論文 前2條

1 蘭立濤;光控微波開關及其在可重構天線中的應用[D];電子科技大學;2013年

2 劉鵬舉;高隔離度光控微波開關的理論與技術研究[D];電子科技大學;2008年

本文編號：2806197