本文探讨了小型化三极化阶跃阻抗缝隙天线的设计和研究。三极化天线能够提供三个正交极化的信号,对于提高无线通信系统的性能有重要作用。在小型化设计中,作者利用阶跃阻抗结构改进了传统的缝隙天线,从而实现在保持性能的同时减小天线尺寸的目的。
阶跃阻抗结构是一种在传输线的不同段采用不同阻抗的设计方法,可以调整传输线的特性阻抗,影响电磁波在其中的传播。这种结构的一个主要优点是能够减小天线的物理尺寸,而不牺牲太多性能。在本文的研究中,阶跃阻抗缝隙天线通过在缝隙的两侧加入周期性的短截缝,进一步减小了天线的电长度,使得天线外框尺寸缩小到原来的62%。
在设计小型化三极化阶跃阻抗缝隙天线时,作者对天线的单片结构进行了创新。通过仿真和实际测量,证明了该天线能够工作在2.45GHz的频点上,并且带宽达到143MHz。在2.45GHz时,整个E面上主极化与交叉极化的比值超过20dB,这表明该天线的辐射特性优于小型化前的设计。此外,小型化后的三极化天线由于其结构紧凑,可以应用于对体积有限制的场景,比如移动设备和无线通信系统中。
关键词中提到的小型化技术是目前无线通信领域的一项关键技术,它可以有效缩小设备体积,以适应便携式设备的发展趋势。三极化天线利用三个相互正交的极化信号,能够极大地提高无线通信系统的信号传输质量。而MIMO技术,即多输入多输出技术,通过在发送端和接收端分别使用多个天线,可以在不增加发射功率和频谱资源的情况下,成倍提高通信系统的容量。
本文提到的共址多极化天线设计在减小空间占用的同时,依然能获得与传统天线阵列相同甚至更高的自由度。在狭小的空间内设计多极化天线,面临的主要挑战是天线的体积和高耦合度。为了获得更好的信道容量,需要多极化天线之间具有很高的隔离度。文献中介绍的多种设计方法,包括双极化圆形贴片天线、具有十八个端口的天线立方体以及宽带三极化贴片天线等,都是为了解决小型化天线设计中的耦合问题。
此外,本文的研究还引入了微带馈电技术,这是一种在微带线上传输的电磁波通过缝隙耦合到天线中的技术。微带馈电在小型化天线设计中非常重要,因为它可以提供一种简单而有效的天线驱动方式。
在天线设计过程中,作者还提到了对介质基板的选择,这是影响天线尺寸和性能的关键因素之一。介质基板的介电常数、厚度和损耗特性都会对天线的谐振频率和谐振带宽产生影响。通过合理选择和设计介质基板,可以进一步优化天线的性能。
作者简介中提到的刘蕾蕾,作为一名副教授,她的研究方向涵盖了信建建模、天线与射频电路等领域。她所从事的这些研究工作,对于推动无线通信技术的发展具有重要的理论和实际意义。
通过本文的研究,我们可以看到,随着无线通信技术的不断进步,小型化、高隔离度的多极化天线设计正逐渐成为该领域内的热点。这种设计不仅能够有效地缩小天线尺寸,还能在保证天线性能的同时,满足未来通信系统对高数据速率和多通道传输的需求。随着研究的深入和技术的发展,相信未来将有更多高效、小型的多极化天线被设计出来,以适应未来无线通信领域对于小型化设备和高数据传输速率的需求。