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。     

折叠小型化超宽带单锥天线设计

利用折叠法和镜像法设计了一款具有全向辐射特性的小型化超宽带单锥天线。天线辐射单元通过折叠技术实现了天线的小型化,通过镜像法和末端加载实现了天线的低剖面。在天线周围加载圆柱形套筒,通过改善天线在高频处的阻抗匹配,进一步拓展天线的带宽。在保证天线低剖面的同时,与传统的单锥天线相比,文中提出的天线金属地板尺寸较小,仅为0.236λ_min,具有较好的工程应用前景。天线实现了在1～7.65 GHz的频率范围内,VSWR<2,实现了153.8%的阻抗带宽。天线在频带范围内最大增益为6 dBi,不圆度小于2 dB。天线的整体物理尺寸为30 mm×30 mm×30 mm,对应的低频电尺寸为0.1λ_min×0.1λ_min×0.1λ_min。加工了样机进行测试,测试结果和仿真结果吻合度较好,验证了设计的可靠性和有效性。这种低剖面、超宽带的全向天线可以作为室内基站天线、无人机机载天线等,具有广泛的应用场景。     

一种双频宽带天线设计

文中给出了一种双频宽带平面天线设计。该天线由矩形加载单极子,倒L形加载单极子和匹配网络组成,频带覆盖30MHz-88MHz、107MHz-500MHz,带内驻波比〈3,增益分别〉-22dBi和-10dBi。该天线具有宽频带、小型化和低剖面等特点,可以用作机载天线使用。     

小型化超宽带对拓式Vivaldi天线

提出了一种应用于脑检测成像系统中的小型化超宽带对拓式Vivaldi天线。通过加载旁瓣抑制器使得Vivaldi天线具备低频超宽带和高增益的性能,满足了微波脑检测系统中天线的需求。天线尺寸为0.2λ×0.25λ×0.003λ,实测阻抗带宽为0.5～4 GHz,可达8个倍频程,在3 GHz时实测峰值增益可达到8.5 dBi。在主要工作频带(1～4 GHz)内天线呈现定向辐射效果,天线实测与仿真结果基本吻合。该天线可以应用于微波脑检测系统等医学领域。     

一种新型超宽带双陷波平面单极子贴片天线设计

设计一种新型双陷波超宽带单极子贴片天线,辐射贴片为酒杯型天线结构,采用对底部边缘开槽曲流的办法,实现了良好超宽带天线性能。同时对辐射贴片加载了U形和C形缝隙,分别在3.5 GHz和5.5 GHz处产生陷波。利用HFSS软件对所设计天线进行仿真验证,仿真结果与实测结果表明,该天线在超宽带范围内能有效抑制双陷波能力,并且在通带范围有良好辐射和稳定增益特性。其天线尺寸为33 mmX26 mmX0.74 mm,便于集成在电路系统中。     

一种小型半U型缝折叠超宽带微带天线

提出了一种四分之一波长半U型缝隙折叠超宽带微带天线。该天线采用短路面加载半U型缝隙以及折叠辐射贴片的方法,实现了小型超宽带特性;天线的尺寸为18mm×7.5 mm×7mm,相对波长尺寸为0.231λg×0.096λg×0.09λg(λg是天线带宽最低频率对应的介质中波长)。仿真显示,天线的阻抗带宽为39.3%,仿真辐射方向图稳定,平均增益4.3 dB。由矢量网络适量分析仪E5071C实测天线模型,天线的带宽为3.86～6.47 GHz,相对带宽为50.53%,并且从3.53 GHz到大于8.5 GHz频段上电压驻波比小于3,相对带宽超过82.6%。     

一种新型超宽带双陷波平面单极子贴片天线设计

设计一种新型双陷波超宽带单极子贴片天线,辐射贴片为酒杯型天线结构,采用对底部边缘开槽曲流的办法,实现了良好超宽带天线性能。同时对辐射贴片加载了U形和C形缝隙,分别在3.5 GHz和5.5 GHz处产生陷波。利用HFSS软件对所设计天线进行仿真验证,仿真结果与实测结果表明,该天线在超宽带范围内能有效抑制双陷波能力,并且在通带范围有良好辐射和稳定增益特性。其天线尺寸为33 mm×26 mm×0.74 mm,便于集成在电路系统中。     

一种超介质单元加载的电小天线

根据等效介电常数为负(epsilon-negative,ENG)的超介质层加载偶极子天线可增强辐射效率的原理,提出一种新型电小天线。采用"门"型单元结构对中心频率为400MHz的电单极子加载,在提高天线辐射效率的同时极大地减小天线尺寸。测试结果表明,"门"型电小天线的增益与传统0.25λ单极子天线相当,比同尺寸单极子天线提高8dB,实际天线尺寸仅为0.08λ。     

微型无线传感器内电小环天线设计

针对某微型智能传感器设计了一款工作在ISM 433.05 ~434.79 MHz频段的电小环天线。通过集总加载技术,并对尺寸优化,天线仅有尺寸18 mm′1 mm′13 mm(0.02l′0.001l′0.02l,l为434 MHz对应波长)。天线较小的体积可以与射频电路实现三维封装。通过集总加载的电容与电感调节阻抗匹配,仿真结果表明天线的-10 dB带宽大于7 MHz(大于1%),辐射增益大于0.5 dBi。对天线加工实物并测试,测试结果与仿真结果具有较好的一致性,测量带宽约4 MHz,并且辐射效率大于20%,方向图几乎是全向的。与传统ISM频段的433 MHz天线相比具有尺寸更小,结构简单,易调谐等特点,天线可应用于最新的可穿戴设备、微型传感器及无线智能硬件。     

加载寄生正方形阵列的超宽带闭环天线

基于缝隙天线和阵列天线的设计思路,设计并制作了一种加载正方形阵列的超宽带闭环天线。该超宽带天线以正六边环形结构为中心,周围刻蚀2×2正方形阵列。仿真分析结果表明:通过加载寄生耦合正方形阵列的环形结构在8.5～16 GHz整个频段形成多个谐振峰,最大增益可达到7.48 dBi;相对带宽可达到32.8%(10.63～14.84 GHz),加载耦合阵列后带宽相对提高了约310%,实现了天线宽频带、高效率的特性;天线在前向增益上提高了2.5 dBi,能对辐射方向上后向散射纹波产生较强的抑制,在天线辐射场上实现良好的辐射特性。研究结果表明测试结果和仿真结果基本保持一致。     

开放式套筒单极子手持天线的设计与验证

设计了一种阶梯结构、集总加载的辐射体、双弧形金属片围成半管状的开放式结构为套筒的开放式套筒单极子天线,天线具有良好的驻波比带宽.电磁仿真结果表明:在400~700 MHz的频带内,天线驻波比均优于2,天线在水平方向的增益均值高于0 dBi.实验测试结果与仿真结果具有良好的一致性,证明天线具有较好的辐射性能.     

一种柔性超宽带单极子天线的设计

近年来,随着无线通信系统宽带化,高速率的发展,超宽带通信技术应运而生,突破了频谱资源匮乏的限制,扩大了通信容量。天线作为超宽带通信过程中必不可少的环节受到了越来越多的关注,然而多数天线并不具备柔性。文章提出了一种能应用在可穿戴设备的柔性超宽带单极子天线,采用柔性PDMS基底,圆形辐射贴片,微带馈电方式及接地板开槽结构,其尺寸为35mm×28mm×1mm。同时利用HFSS仿真软件对其在平面状态及共形状态下进行仿真,结果表明在平面状态下,天线的工作频段为2.95~19.95GHz,共形后天线的工作频段为2.5~16.5GHz,并具备全向辐射特性,仍可满足超宽带天线的要求,其最大增益为7dBi,辐射性能良好,在可穿戴领域具有一定的应用价值。     

超宽带阶梯形微带单极子天线的设计与研究

针对当前已有超宽带（ultra-wideband, UWB）微带单极子天线带宽窄、尺寸大等缺陷,设计了一款小型化UWB阶梯形微带单极子天线,采用开槽的矩形辐射贴片、阶梯形微带馈电线和缺陷地面结构(defected ground structure, DGS)实现良好的UWB特性. 对天线的回波损耗、电压驻波比（voltage standing wave ratio, VSWR）、辐射方向图及增益进行了仿真计算和优化设计,实测显示,天线的工作频段为2.6～22.1 GHz,增益最大值为12.9 dBi,仿真和实测结果基本吻合. 所设计天线结构简单、覆盖频率广、尺寸小、工作频带内具有良好的辐射特性,表明该天线适用于各种UWB通信系统中.     

一种改进的小型超宽带天线

为了有效地对超宽带天线进行小型化,通过对平面椭圆单极子超宽带天线进行切半和切边处理,设计了尺寸为10mm×17mm的小型超宽带天线。为了改善因对天线进行切半而恶化的全向辐射特性,在小型超宽带天线的辐射体中引入了缝隙结构。仿真结果表明:改进的小型超宽带天线在整个超宽带频带内具有良好的阻抗匹配和全向辐射特性。该天线的测量结果与仿真结果基本吻合。     

基于耦合加载的低剖面天线设计

设计了一种小型化双频天线。通过在单极子天线上引入寄生耦合的方法,即在单极子顶部引入耦合加载板,既保证了单极子天线的辐射全向性又减小了电小天线的分布电容,从而使该天线具有宽频带、低剖面特性。采用仿真软件Ansoft HFSS进行仿真和优化,优化结果表明:该天线工作频率为824～960MHz/1 710～2 690MHz(驻波比小于等于2)。根据仿真模型制作了一款天线,实测驻波带宽可达811～1 050MHz/1 580～2 660MHz,且在水平面内辐射全向方向图。该天线在限制尺寸的情况下有效地展宽了带宽。     

一种加载可变电感的电小单极子天线设计

设计了一种加载可变电感的平面折叠单极子天线,首先针对方形单极子天线尺寸过大的缺点,对方形单极子使用开槽、引入弯曲折叠线来延长天线表面电流流动路径,成功降低了天线的工作频点,使其成为电小天线。然后针对天线在低频处输入阻抗虚部呈现容性的特点,对天线进行了感性加载来补偿低频处的容抗,使得天线的谐振点随引入的电感值不同而在一个较宽的频率范围内变化,实现宽频带工作。加载电感后,天线最低谐振频率为267 MHz,最小电尺寸为0.089λ,λ为工作频点对应波长。通过加载可变电感实现了106 MHz的变频带宽(|S11|≤-10 dB),电感加载为电小天线的宽频带工作提供了一种设计思路。     

一种H型极子小型超宽带天线

设计了一款检测用小尺寸平板超宽带天线,天线为单极结构,天线尺寸为15mm×12mm×1mm。天线基板材料为高性能介电材料Taconic,天线采用H型极子结构,可以有效地调整天线回波损耗曲线,天线背部采用开槽结构,开槽尺寸为12mm×10mm。天线带宽为6GHz-7GHz,天线正向辐射增益达到3．3dBi,具有足够的穿透辐射强度,天线基本性能满足超宽带检测领域的应用要求。     

车载鲨鱼鳍式超宽带多功能天线的研制

设计了一种用于车载应用的新型超宽带鲨鱼鳍天线。该天线工作频域覆盖了应用于车载通信的四个宽频带(824~960 MHz、 1 710~ 2 170 MHz、 2 300~ 2 690 MHz 以及3 300~ 5 000 MHz ),使得该天线系统集卫星导航、移动通信、WiFi、蓝牙、FM收音等多功能性于一体。主集天线尺寸为50 mm ×42 mm ×1.6 mm ,且由1/4椭圆单极子枝节和矩形单极子枝节组成,并将天线垂直放置在鲨鱼鳍式金属板上,从而方便了天线的制作和加工。仿真结果表明,全频段驻波比小于4 dB,全频段天线隔离度小于-15 dB ,且包络相关系数(Envelope Correlation Coefficient,ECC)小于0.1。与最大增益和辐射效率方面的实测值相比,该天线的模拟结果显示出良好的一致性,可广泛应用于车载通信系统中。     

一种带尾翼的新型短波宽带偶极天线

设计了一副带尾翼和集总电阻加载的短波宽带三角形偶板子线天线.采用矩量法(MoM)对该天线的电特性进行了仿真计算,优化了天线的电压驻波比和增益特性,并制作了一副实验天线.数值仿真和测量结果表明:在3～30 MHz频带内,该天线电压驻波(VSWR)比小于2.2,在一般地面上平均增益大于4 dBi.     

加载对拓结构介质的高增益Vivaldi天线

Vivaldi天线属于渐变缝隙天线的一种, 被广泛应用于平面超宽带天线设计中.Vivaldi天线在理论上可以展宽带宽到无限大, 但受限于加工工艺和尺寸, 其增益提高效果并不明显.文中立足于经典Vivaldi天线, 在天线辐射前端加载对拓结构的介质, 仿真结果表明相对带宽扩展了79.1%, 在5.5 GHz与12 GHz处提高增益达3 dBi.过孔矫正技术可以使天线辐射的相位分布更加均匀, 提高幅度分布的口径效率.在对拓结构基础上, 天线辐射端加载相位矫正的过孔阵列结构, 仿真结果表明加载该技术后, 天线提高增益2 dBi以上.包含以上两种技术的天线结构具有高增益、便于设计、小型化的特点, 这为端射天线提高增益和增强定向性提供了新的思路.