一款面向5G微基站的双频双极化电磁偶极子天线的设计与分析

小型化是进行5G微基站天线设计的重要考虑因素,文中设计了一款适用于5G微基站的电磁偶极子天线. 天线由一对正交放置的单极化电磁偶极子、一对交叉放置的渐变式Γ形馈电线、一个圆形寄生贴片和一块正方形反射板组成,工作频段为2.50~3.62 GHz和4.8~5.0 GHz,能够覆盖工信部规定的5G的全部中频段. 在工作频带内,天线的输入回波损耗小于?10 dB;端口隔离度在低频段小于?25 dB,在高频段小于?42 dB;仿真平均增益在高、低频部分分别为5.57 dBi和9.84 dBi. 该天线能够实现双频段和双极化,可以作为小型化微基站天线设计的参考,同时为5G天线的商用化提供参考.     

一种小型化双频天线的设计与分析

提出了一种小型化宽频带双频天线的设计。该天线由一个E形微带贴片和一个偶极子天线组合而成,产生高低2个频率,且低频段带宽可控。仿真的-10dB阻抗带宽分别为83MHz(2.4～2.485GHz)和812MHz(5.1～5.912GHz)。能够覆盖IEEE802.11b/g(2.4～2.483GHz)和IEEE802.11a(5.15～5.825GHz)工作频段,并对仿真结果进行了分析。同时给出的设计双频段宽带小型化天线的方法,可以对高低2个频段分开设计,对工程实践有一定的指导意义。     

一种基于PIFA结构多频段手机天线的设计

设计了一款基于PIFA结构的手机天线,以多支节和增加寄生单元方式实现天线的小型化和多频段要求。采用HFSS13.0高频电磁仿真软件对天线进行仿真优化,最终得到天线的尺寸为33 mm×13 mm×8 mm,同时天线在多个频点处谐振。仿真结果表明,谐振点位置S11≤-10 dB,天线和馈线匹配良好,天线带宽足够同时覆盖GSM850、DCS1800、PCS1900、LTE2300/2500、ISM/Bluetooth、WLAN(2.4GHz)工作频段。对设计天线进行了加工和实测,实测与仿真结果吻合良好,验证了本设计的可靠性。     

一种新型共边矩形环嵌套的分形多频天线设计

提出了一种新型分形结构的天线,该分形结构由多个共用一条边的矩形环嵌套构成。由于结构的自相似特性,使天线能够在多个频段工作。研究表明,天线的通频带个数由分形结构的矩形环个数控制,且各谐振频点与相应辐射单元的尺寸密切相关。设计了能同时工作在蓝牙、WLAN和WiMAX频段的三频天线,天线仿真的谐振频点分别为2.44GHz、3.55GHz和5.59GHz,相应的带宽分别为7.0%(2.35GHz-2.52GHz)、15.0%(3.28GHz-3.81GHz)和30.1%(5.13GHz-6.95GHz)。实物的测试结果与仿真结果基本吻合,符合设计要求。     

一种双频段圆锥喇叭天线的设计

介绍了一种双频段圆锥喇叭天线的设计.作为星载阵列天线单元的圆锥喇叭天线需要满足20/30 GHz双频段工作的需要.此处采用在光壁圆锥喇叭内加载一个外形渐变的金属柱体来改变天线的输入阻抗,调节金属柱体的尺寸,包括两端的口径和长度,可以在要求的频段得到理想的输入阻抗.仿真分析和实验测试结果说明该天线具有满意的频带特性和方向图特性.     

加载EBG反射板的圆极化偶极子天线

本文介绍了一种通过加载电磁带隙结构(Electromagnetic band gap,EBG)反射板来辐射圆极化电磁波的偶极子天线。该EBG反射板由矩形单元组成7×5阵列,印制偶极子天线谐振中心频点是5.2GHz。从仿真结果看,该偶极子天线能够有效地辐射圆极化波,阻抗带宽达到了0.65GHz,极化带宽达到了0.13GHz,天线增益达到了7.8 d B。     

基于复合左右手传输线的小型化频率可重构天线

提出了一种基于π型复合左右手传输线的非谐振型小型化频率可重构天线。该天线的双螺旋结构和叉指结构提供左手电容和右手电感,结合通孔技术提供左手电感,并采用PIN二极管,通过控制二极管的开关控制工作频率的改变。当二极管导通时,中心频点为2.35 GHz和4.05 GHz,当PIN二极管断开时,中心频点为2.39 GHz、3.48 GHz、4.04 GHz和5.81 GHz。通过仿真和实物测试结果表明,所设计的天线工作频段覆盖WiMAX和WLAN频段,且实现全面辐射。该天线有尺寸小、频带宽、结构简单等优点,具有广泛的应用价值。     

一种新型小型化三频微带天线的设计

设计了一种可用于无线局域网/无线城域网(WLAN/WiMax)频段的小型化三频微带天线。该结构形似太极鱼,在鱼眼附近同轴馈电,并利用贴片上的一条矩形缝隙,既可实现阻抗匹配,又可使天线在贴片外边界3个位置产生谐振,进而实现在3个频段内同时工作。通过电磁仿真软件HFSS对天线进行仿真,结果表明,该天线在中心频点为2.45GHz,3.95GHz和5.25GHz处的回波损耗分别为29.7dB,29.2dB和27.4dB,天线性能良好。同时天线整体尺寸只有0.24λ×0.18λ(λ为频点2.45GHz时的自由空间波长),具有小型化的特点。该天线尺寸小且结构简单,具有良好的应用价值。其中2.45GHz和5.25GHz可用于WLAN频段,3.9GHz可用于WiMax频段。     

基于多模滤波器概念的宽带天线设计

提出了一种基于多模滤波器概念的宽带天线设计方法.多模宽带滤波器的研究已有多年的历史.本质上讲,谐振天线的辐射单元也是谐振器,同样存在着多个模式.因此,多模滤波器的概念和方法完全可以应用于宽带谐振天线的设计.文中给出了所提出的多模宽带天线的原理,并通过支节加载偶极子演示了典型的设计方法.仿真和测试结果表明,所设计的天线在几乎不影响尺寸的情况下有效地实现了宽带特性.     

基于半模基片集成波导的双频段缝隙天线

基于半模基片集成波导技术,提出了一种适用于微波集成电路的双频段缝隙天线。该双频段天线由馈电微带线,一段半共面波导结构和具有辐射缝隙的半模基片集成波导谐振腔构成,利用半模基片集成波导谐振腔的多模式工作特性实现了天线多频段特性。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在C频段(谐振频率5.74 GHz,S11=-21.86 dB)和X频段(谐振频率11.33 GHz,S11=-25.09 dB),不需要同时采用两个天线,具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点。     

面向5G微基站的双频双极化电磁偶极子天线设计

文中提出并设计了一款应用于5G微基站的双频双极化电磁偶极子天线,工作带宽完整覆盖了长期演进（long term evolution,LTE）技术的主要频段和5G的全部中频段.该天线首先采用正交放置的渐变式Γ形馈电线对两个交叉放置的电磁偶极子馈电实现双频双极化,随后通过在电偶极子上添加H形缝隙有效扩展了低频段的带宽,最后创新性地引进具有电容性质的圆形寄生贴片将高频频点降低.此外,利用一款添加金属围栏的反射板来改善天线增益和辐射方向图的稳定性.测试结果表明:该天线S_11,22 < -10 dB的阻抗带宽为58.2%（2.11~3.84 GHz）和8.9%（4.72~5.16 GHz）,端口隔离度（|S₁₂|）高于25 dB,双频段内的平均增益分别为8.7 dBi和7.2 dBi;天线E面的半功率波瓣宽度在整个工作频带内的变化为61°±6°,交叉极化比高于20 dB.仿真与测试结果达到了良好的一致性.该天线结构简单、性能优良,可以作为LTE/5G室内基站天线的良好的候选.     

一种基于紧耦合结构的超宽带天线阵列设计

设计了一种超宽带紧耦合天线阵列,该超宽带天线由两层印刷有偶极子单元的周期结构构成,上层互不相连的偶极子单元为寄生层,下层在E 面增加了强耦合结构的偶极子单元为辐射单元层。馈电网络由Marchaned 巴伦和宽带Wilkinson 功分器组成。仿真结果表明:天线法向辐射时在0.9 GHz ~4.8 GHz 内具有良好的阻抗匹配带宽(VSWR<2),在1 GHz ~4 GHz频段内可以实现E 面60度、H 面45度的扫描范围。该天线具有超带宽、大扫描角、轻薄化等特点,在超宽带小型化相控阵天线中有良好应用前景。     

电小尺寸锥台上双馈圆极化共形微带天线阵设计

在电小尺寸锥台上,设计并实现一款锥台共形水平全向双馈圆极化微带天线阵。该天线的工作频率覆盖GPS L1频点(1.575 GHz)和北斗导航系统B1频点(1.562 GHz)。基于HFSS软件仿真,分析了锥台共形对天线阵单元的S11、轴比和增益等参数带来的影响,通过调整辐射贴片尺寸,减小了锥台共形对天线的影响,改善了圆极化性能,提高了天线的圆极化增益。加工天线阵并进行测试,测试结果表明,该天线阵在1.55～1.60 GHz频段内,S11参数≤-10 dB,在GPS L1频点和北斗B1频点,水平全向增益最大值达到了1.73 dB,1.25 dB,增益不圆度≤2.5 dB,实测结果表明该天线具有良好的水平全向圆极化辐射性能。     

基于复合左右手的零阶谐振天线设计

设计了一种基于复合左右手传输线结构的零阶谐振天线,讨论了零阶谐振天线的工作原理。使用Ansoft Designer软件仿真和优化了中心频率为1.8 GHz,单元组为5单元、7单元、9单元单元和11单元的零阶谐振天线。文中给出了零阶谐振天线的具体设计尺寸和由9单元构成的零阶谐振天线的仿真图,其天线增益为8.7 dBi,在中心频率处电压反射系数为1.28。基于复合左右手传输线结构设计的零阶谐振天线其尺寸和损耗都比微带阵列天线小。     

多移动通信模式下的双频介质谐振器天线设计

设计的双频段新型介质谐振器天线(DRA)谐振在2.16 GHz和2.61 GHz,工作在2.11~2.20 GHz和2.555~2.655 GHz,可应用于手持无线通信设备中。该天线使用商业电磁仿真软件设计而成,通过微带线给介质谐振器馈电并加入上层反射板提高天线的性能参数,天线尺寸为34 mm?33 mm?22.6 mm。由仿真结果可知,该天线可以完整覆盖CDMA2000、WCDMA和TD-LTE移动通信模式,两个频段带宽分别为90 MHz和100 MHz;最大增益为8.03 d Bi。该天线具有平面方向尺寸小、激励方式简单、便于携带等优势。     

双频宽带双极化定向电磁偶极子天线设计

设计了一款双频带宽带双极化定向电磁偶极子天线。首先,采用最基本的电磁偶极子天线模型,通过对偶极子天线的形状进行调整以及增加Г形寄生枝节实现了双频段单极化定向电磁偶极子天线。其次,将两个单极化电磁偶极子天线十字交叉放置。最后,通过两个高度不同的Г形探针分别对两个天线进行耦合馈电,实现双频宽带双极化定向辐射特性。根据仿真结果,对天线模型进行了加工和测试。仿真和实测结果表明：天线在低频段0.8~0.96 GHz和高频段1.7~2.7 GHz内反射系数的模值均小于-10 dB,所对应端口隔离度分别大于20 dB和25 dB,天线的测试峰值增益在低频和高频段分别为5.5 dBi和8.2 dBi。该天线可应用在无线通讯系统中。     

一种小型化五频段可重构蝶形天线的设计

提出了一种新型多频段可重构天线.该天线采用小型平面蝶形结构,尺寸为35.0mm×38.0mm×1.6mm,由U型馈电带线、矩形寄生单元和接地面构成.通过调节馈电带线的长度和选择寄生单元,改变天线的局部结构和表面电流分布,从而获得不同的工作频段.该天线可在1.94～2.22GHz、2.32～2.54GHz、3.08～3.78GHz、3.63～4.83GHz、4.82～6.85GHz五种频段之间实现可重构,覆盖了主要的无线通信系统工作频段,各个状态具有良好的全向辐射特性和较高增益.因此,具有较大的实用价值.     

一种LTCC微带蓝牙天线的分析与设计

分析并设计了一种LTCC微带蓝牙天线,并采用仿真软件HFSS分析微带天线的输入阻抗及谐振频率的影响,最后设计出了一个中心频率为2．45GHz的小尺寸微带天线。     

X波段宽带微带偶极子天线

文中提出一种X波段宽带微带偶极子天线。该天线在偶极子单元的基础上,采用了一个短路探针补偿馈电分布电容,同时增加了一个加载寄生贴片,有效的展宽了带宽。天线的总体尺寸为16mm×24mm,结构紧凑,易于加工和集成,适用于宽带宽角扫描的阵列天线。文中给出了天线的设计参数及不同参数对天线性能的影响。     

一种新型宽带双频段圆极化RFID读写天线

提出了一种新型宽带双频圆极化射频识别(RFID)读写天线,由上层的旋转对称折合振子和缝隙加载的方形贴片以及下层的紧凑型馈电网络构成。天线具有两个外部端口,分别激励低频0.9 GHz和高频2.45 GHz双频段的圆极化辐射。借助HFSS对天线进行了建模、仿真和优化,最后采用FR4板材制作天线实物并完成了试验测试。天线的外部尺寸为0.6λ0×0.6λ0×0.1λ0(λ0为0.9 GHz频点下的自由空间波长),测试结果表明,天线在低频段和高频段的-10 dB阻抗带宽和3dB轴比带宽分别为91.1%(4.9%)和87.8%(1.3%),频段内的峰值增益为5.48 dBic(3.63 dBic),最小轴比为1.1 dB(1.2 dB),在高低频段内,天线的辐射方向图对称稳定。该天线不仅能够满足全球通用型UHF频段(0.84~0.96 GHz)和ISM频段(2.4~2.5 GHz)RFID读写应用需求,而且具有低成本、易加工等优点,在物联网领域将具有很好的应用前景。