基于石墨烯的波束可重构太赫兹天线（英文）

设计了一种工作在太赫兹(THz)频率下的微带八木(QYU)天线.该天线由金属微带传输线、金属反射器、金属半圆形辐射贴片和三组单分子层-石墨烯-贴片导向器组成.由于石墨烯的电导率可电调谐特性,可以通过调整施加在石墨烯导向器上的偏置电压来动态调控天线的辐射方向.通过对天线的基本性能和可调特性系统地模拟和优化,数值结果表明,通过改变加在石墨烯导向器的偏压,天线的主辐射波瓣角φ(方位角)可以在30°-150°的范围内进行扫描,并且具有非常快的调制速度和非常低的回波损耗.该天线非常适合于相控阵雷达等THz波束可重构应用     

一种工作于太赫兹频段的石墨烯天线

为克服金属材料在太赫兹频段的工艺不足,利用石墨烯在该频段的特性,设计了一款工作于1.0 THz的石墨烯贴片天线。根据随机相位近似(RPA)的石墨烯表面电导率模型,研究了面电导率与频率(太赫兹波段)以及化学势的变化关系,确定了石墨烯材料的物理参数。该天线结构由石墨烯贴片,聚酰亚胺衬底和地板组成。利用HFSS软件优化,其尺寸仅为220 μm×140 μm×9 μm。石墨烯贴片天线工作频段为0.98~1.02 THz,-10 dB相对阻抗带宽为4.0 %,最大辐射方向上的增益达7.32 dB。此外,该天线具有尺寸小,轻便,机械性能稳定,结构简单且易集成的特点。     

新型低剖面石墨烯THz 天线研究

提出了一种新型石墨烯THz天线,该天线由金属波导和周围多个石墨烯单元构成,相比于传统的金属天线,具有馈电简单、低剖面的特点。由于石墨烯在THz频率具有负的电导率虚部,因此会激发其局域表面等离激元共振。电磁波通过波导口向外辐射过程中,波导和天线单元之间强烈耦合,形成集体的电磁波振荡,由此天线单元之间保持了良好的相位一致性,最终使得远场的增益比单波导口增益增加了6.5dB,波束宽度则减小至21.2°,有效提高了天线的性能。通过改变石墨烯的偏置电压或者掺杂浓度还可以改变其工作频率,形成可调谐的石墨烯THz天线,未来可以应用于THz通信等方面。     

一种紧凑型超宽带UHF天线设计

提出了一种尺寸紧凑的超宽带特高频(UHF)天线,该天线由微带单极子天线和寄生层组成。通过将单极子天线的矩形辐射贴片与圆环贴片结合、加载寄生贴片,以及对接地板进行开槽和切角,有效拓展了天线的带宽,并使其获得了超宽带特性。将印刷有双箭头金属图案阵列的寄生层放置在单极子天线下方可提高天线的增益,且阻抗带宽保持不变。该天线的整体尺寸为120 mm ×150 mm ×11.2 mm,反射系数S11<-10 dB的频率为0.64~7.00 GHz,最大增益为7.57 dBi,具有良好的全向辐射特性。对天线进行了加工与测试,测试结果与仿真结果基本一致,证明了仿真结果的有效性。     

基于分形理论的方形锯齿结构微带天线研究

构建了一种类似于Koch分形的带有方形锯齿结构的微带贴片天线,通过在微带贴片天线两侧加方形锯齿来研究微带贴片天线的辐射特性.随着分形阶数及所加方形锯齿数的增加,微带贴片天线表现出各种不同的特性.当所加方形锯齿达到一定数量时,微带天线可抑制高次谐波的干扰.通过Hfss13.0软件仿真得到了分形天线的反射系数s11参数、电压驻波比及辐射方向图等,这些参数表明,当分形阶数为1,2时,天线具有倍频作用,当分形阶数为10～20时,天线具有明显的抑制高次谐波的能力.最后,对10阶分形天线进行了实物加工与测量,实验结果与仿真结果吻合较好.     

新型Ku频段全向微带阵列天线

设计了一种新型Ku频段全向天线,该天线由双面辐射微带阵列组成,通过串联形式馈电,实现了全向中等增益辐射特性.文中给出了微带阵列天线的设计方法,对该微带阵列天线的阻抗带宽特性、方向图特性和馈电结构进行了分析.结果表明,该微带阵列天线反射损耗小于-10 dB的绝对带宽为1.15 GHz,在可用频带内全向增益为6.8 dB～7.3 dB,E 面波束宽度在20°～24°,H面方向图不圆度在±0.5 dB以内.该天线能够满足微波通信系统要求.     

CaTiO3-MgTiO3陶瓷基微带贴片天线的设计与仿真研究

本文设计并制备了ZnO和Nb2O5共掺杂改性的95MCT陶瓷基片材料。通过调节ZnO和Nb2O5的共掺入量和ZnO和Nb2O5共掺摩尔比,优化95MCT的介电品质因数至72.73THz。在此基础上进行了微带贴片天线的设计和仿真研究,考察了矩形贴片尺寸、馈点坐标对天线电特性的影响,最优化了天线的辐射特性。     

环形金属在微带天线雷达散射截面减缩的应用

提出了一种利用环形金属结构实现低雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)的微带贴片天线.该结构由几个金属同心环排布而成.对典型的微带天线, 通过在辐射贴片周围加载该环形结构, 天线可以实现明显的宽带RCS减缩效果.实验结果表明:与参考天线相比, 对于X极化垂直入射波以及Y极化垂直入射波在6~25 GHz范围内都有减缩效果, 天线在12.8 GHz时可以达到30 dB的减缩量, 同时天线的辐射特性得到保持.     

利用接地板开槽减缩微带贴片天线的RCS

接地板开槽可以改变微带天线的辐射特性及阻抗特性,在微带贴片天线的频带展宽中已有所应用。该文给出了微带贴片天线散射特性的矩量法求解过程,并分析了接地板开槽对天线雷达截面(RCS)的影响。与短路针加载相结合,给出了一种接地板开槽形式。结果表明,据此设计的微带贴片天线在较宽频带内实现了RCS的减缩,同时天线的辐射性能保持良好,对天线的隐身有一定的借鉴作用。     

Analysis of THz Wave High Efficiency Photonic Crystals Microstrip Antenna

对一款THz频段矩形微带贴片天线进行理论分析与设计,采用光子晶体带隙结构介质,通过对空气孔半径、孔距和微带线宽度的扫频分析,微带天线获得最佳传输性能.仿真结果显示天线的回波损耗从- 19.45 dB降至-41 dB,驻波比(VSWR≤2)阻带带宽从3％增加至4.1％,最大增益天线辐射方向达到8.8dB.仿真结果表明:光子晶体带隙结构能有效提高天线的传输效能.     

Graphene Microstrip Patch Ultrawide Band Antennas for THz Communications

Future generation local communication systems will need to employ THz frequency bands capable of transferring sizable amounts of data. Current THz technology via electrical excitation is limited by the upper limits of device cutoff frequencies and by the lower limits of optical transitions in quantum confined structures. Current metallic THz antennas require high power to overcome scattering losses and tend to have low antenna efficiency. It is shown here via calculation and simulation that graphene can sustain electromagnetic propagation at THz frequencies via engineering the intra‐ and interband contributions to the dynamical conductivity to produce a variable surface impedance microstrip antenna with a several hundred GHz bandwidth. The optimization of a circular graphene microstrip patch antenna on silicon with an optimized return loss of ?26 dB, a ?10 dB bandwidth of 504 GHz, and an antenna efficiency of ?3.4 dB operating at a frequency of 2 THz is reported. An improved antenna efficiency of ?0.36 dB can be found at 3.5 THz but is accompanied by a lower bandwidth of about 200 GHz. Such large bandwidths and antenna efficiencies offer significant hope for graphene‐based flexible directional antennas that can be employed for future THz local device‐to‐device communications.     

A Design and Analysis of Dolph-Chebyshev Microstrip Planar Array Using Butler Matrix Beamforming Networks

1　IntroductionInrecentyears,personalandmobilecellularcommunicationhasexperiencedanoverwhelmingin creaseinthenumberofusers,leadingtothehugeexpansionofcellularcommunicationsystems.Theproblemsassociatedwiththeearlyusedomnidirec tionalantennasincellularcommunicationbasesta tionsarepartlysolvedbyusingsectoredantennasorcellsectorization ;thatissplittingupa 360°areainto3or 6individualsectorsormore .Thetransmittedpowerisstillnotefficientlyutilizedbecausethean tennabeamsarestillfixedindirectionanddon…     

太赫兹光子晶体光纤与天线设计

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料为基质,设计了一种空芯多孔包层结构的太赫兹光纤,中心的大孔缺陷用于传输太赫兹波,周围四层小孔可以将太赫兹波的传播限制在缺陷内部。利用COMSOL软件对光纤的损耗特性进行仿真分析发现,光纤在0.6 THz的泄露损耗低于0.1 dB/m,具有良好的传输特性。和金属波导口可以当作天线辐射电磁波的原理相似,光纤的端面也可以作为天线将内部传输的太赫兹波向外辐射,通过仿真分析,天线在0.59~0.61 THz的回波损耗低于-25 dB,方向性系数大于20 dB,半功率波束宽度约为13。     

双层宽频微带天线的设计

微带天线的窄频带特性是限制其广泛应用的重要原因之一,因此,如何展宽微带天线的带宽的问题一直受到研究人员的关注。通过采用双层多贴片及在两贴片之间加入空气层的结构来达到增加微带天线带宽的目的。此外,利用微带线进行正交馈电,在满足宽频带的同时,也实现了天线的圆极化。由贴片间的谐振耦合作用,该天线的频带展宽为11.04%（VSWR≤2）,且增益达到了5.2 dB,可以在1.206～1.346 G的L波段内工作。     

一种高增益的可重构广角天线研制

文章提出一种新型的形似"大"字的高增益、方向图可重构广角天线,研究了天线的重构机理,天线E面和H面的3dB角宽分别达到120°和115°,并同时保持7dB的高增益。本文制作和测试了2.4GHz的天线模型,测量结果与仿真值吻合良好,证明了天线结构的有效性并实现了方向图的可重构。     

THz antennas design,developments, challenges,and applications: A review

Terahertz (0.1–10 THz) wireless communication will be the future technology to reach a top-notch data rate. THz is one of the most promising candidates for 6G systems because it provides enormous bandwidth, up to 100 GHz, and a massive data rate of up to 1 Tbps. THz antennas, antenna arrays, and MIMO antenna arrays in 6G are hot research topics for implementing 6G wireless communication systems. The 6G aims to continue to enhance the features of the 5G as it is capable of achieving the maximum high-speed data rate, excellent reliable communication, massive connectivity, and very low latency connectivity. The 6G requirements need high-gain antenna arrays and MIMO antenna arrays to combat the effect of atmospheric losses in high frequencies. An in-depth discussion of the planar THz antennas that have been extensively used in THz applications like imaging, sensing, and Internet-of-Things (IoT) has been conducted. The study of the THz antennas, antenna arrays, and MIMO antennas on different conducting materials such as copper and graphene, which are designed on different dielectric substrates such as polyimide, quartz, liquid crystalline polymer, and polytetrafluoroethylene, has been carried out in detail. Metamaterial, photoconductive, plasmonic antennas, and THz beamforming are significant parts of THz communications. This paper also provides antennas and antenna arrays based on them.     

小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性研究

研究了小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性.利用太赫兹时域光谱技术测量了螺旋型光导天线辐射的太赫兹波谱,得到了其时域发射光谱.通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱,同时对两种不同孔径螺旋天线的太赫兹辐射特性进行了比较.实验结果表明,太赫兹信号强度会随偏置电压的增大而增强;在偏置电压和泵浦光功率相同的情况下,较小孔径的...     

一种卫星移动通信双极化微带贴片天线

为适应卫星移动通信中天线低剖面要求,设计了一种缝隙耦合馈电的双极化微带贴片天线。该天线为多贴片堆栈形式,双线极化通过H型缝隙进行耦合馈电,在贴片的上方辅以寄生贴片,以提高天线的增益和辐射效率。通过对影响天线性能的各个参数进行优化,垂直和水平极化双端口的驻波比在＜2时,分别覆盖22%和30.6%的带宽,端口隔离度＜30 dB,波束宽度均＞70°。该设计天线可作为固定波束或相控阵天线进行卫星通信。     

一种石墨烯可重构贴片天线电磁响应快速预测方法

针对传统石墨烯可重构天线辐射特性全波模拟耗时问题,将支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)这一机器学习方法用于石墨烯贴片天线参数快速重构预测。将石墨烯贴片天线不同参数(贴片尺寸、化学势、 频率等)下的电磁响应转化为一个回归估计问题。以天线单元参数为输入,相应S参数为输出,建立回归模型,利用全波模拟仿真软件建立支持向量回归训练数据集和测试数据集,实现石墨烯可重构天线单元电磁响应的快速预测。数值算例中通过对S11 参数的预测,并与径向基函数网络方法、全波仿真软件结果进行比较,验证了方法的有效性。