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移动通信已经被广泛应用到各个领域,越来越多的功能也被集成到移动终端设备之中,同时这些设备也必需符合重量轻、体积小而且功耗低的要求才能满足终端用户的实用需要。因此不可避免地,未来的无线通信系统将会被整合在越来越小的空间里,随着其尺寸的减少,提供给天线等RF电路的空间也会日益减少。所以,天线等RF设备的小型化不仅符合,也必将是未来移动通信应用的大趋势。而在多种RF设备中,微带器件一直都有着比较广泛的应用,并且其对移动设备的尺寸有着重要的影响。其中微带传输线、微带天线和混合式耦合器作为典型的微带器件,已经成为小型化技术的重点研究对象。
微带器件的尺寸在很大程度上由其波长决定。慢波传输理论指出,只要以相同的比例来增加传输线的等效电容和电感,就可以在保持特征阻抗不变的前提下,使波长得到显著的减少。因此慢波传输理论可以有效地实现微带器件的小型化。本文进一步结合缝隙对天线性能的影响,在传输线上构造等距、规则和周期性出现的缝隙,利用其所产生的寄生电容和电感,成功实现了新型的慢波传输结构:分布式负载传输结构。
本文首先将分布式负载传输技术应用于微带传输线,设计出一种新型传输线,即不连续传输线,实践证明,它可以将这种微带电路中最基本的器件的体积减小20%。然后经过大量试验和详细分析,本文建立了不连续传输线的等效电路模型,并且比较准确地定义了模型中的各种参数,同时也给出了这些参数的计算公式,使整个模型能够反映不连续传输线的真实电气特性。由此就可以近似地计算不连续传输线的两个重要参数:等效特征阻抗和等效介电常数。以此模型为基础,分布式负载传输技术就能够在可估算的基础上有效地实现微带器件的小型化,因而拥有了广阔的应用前景。
然后,分布式负载传输技术被进一步应用到其他典型微带器件的小型化中,新型的混合式耦合器和应用于圆形极化的方形天线被设计出来,而且它们的小型化程度分别达到了50%和60%。综合运用这些技术,就可以有效地实现圆形极化微带天线的小型化,这将在移动通信系统中得到十分广泛的应用。