一款双频双宽带双圆极化Fabry-Perot谐振腔天线

文中设计了一款双频双宽带双圆极化的法布里-珀罗（FP）谐振腔天线。传统的FP天线具有高增益特性但是难以实现宽带及双频带工作，为了改善其性能，提出一种具有双频正相位梯度的部分反射表面，利用其正相位梯度特性弥补电磁波频率升高带来的空间相位变化，从而在较宽的带宽内满足FP天线的谐振条件以实现宽带辐射。通过加载寄生贴片以及缝隙耦合馈电的方式设计宽带圆极化馈源，并且采用人工磁导体结构替代传统的金属地板，在同一谐振腔高度下满足两个频段的谐振条件，简化了双频FP天线的结构。全波仿真结果表明，所提出的FP天线3 dB轴比带宽分别为10.1%和13.8%，峰值增益达到12.45 dBi和11.9 dBi,3 dB增益带宽分别为11.5%和14.8%。     

单兵通信系统头盔天线研究进展

头盔天线是指以特殊的人工结构或材料共形到单兵可穿戴头盔上的一种天线，它是单兵无线通信系统中的核心器件。当前的头盔天线研究仅关注辐射全向性、大宽带、高增益和低比吸收率(SAR)中的某一方面或两个方面，难以满足快速发展的战术通信要求。近年来各种基于人工磁导体、超构材料等新型材料/结构的天线设计和阻抗匹配方法被相继提出，使得头盔天线有望突破增益、带宽、尺寸、重量和电磁辐射之间相互制约的技术难题。该文旨在通过系统总结国内外对于头盔天线在控制辐射方向、扩展带宽、增益提高、抑制比吸收率的研究进展之基础上，展望未来头盔天线重点突破的技术方向，并提出一种基于非福斯特电路的圆形阵列头盔天线技术构想。     

基于皮亚诺分形结构的微带阵列天线设计

为了适应现代无线通信对高增益宽频带天线的要求,改善微带天线增益低、带宽窄的缺陷,基于皮亚诺分形结构,设计研究一款工作在X波段的高增益、宽频带微带阵列天线。该天线由64个分形辐射单元组成辐射阵列来获得较高的增益,同时增加了寄生层形成F-P谐振腔,有效地提高了天线的带宽。仿真和测试结果表明,在10 GHz处天线的增益为24.1 d Bi,小于-10 d B的相对阻抗带宽达到了12.6%,同时天线的口径效率为89.4%。相对于传统的矩形结构,减小了天线的尺寸,实现了天线的小型化。     

基于等效磁表面的层叠型介质谐振器天线

提出了一种基于等效磁表面的层叠型介质天线,同时具有宽带和高增益等特点。设计采用两片高介电常数的薄介质片,构造出两个等效磁表面,结合金属地的等效电表面,可以在“电-磁"以及“磁-磁"的边界条件中获得两个独立的TE^y₁₁₁ 模式。通过合并这两个模式可以有效拓展天线的工作带宽,同时,等效磁表面的引入还可以提高天线的增益。天线的仿真和测试结果一致性良好,其|S11|<-10 dB 的相对带宽约为36%,最大增益在6.3 GHz 处达到8.4 dBi。另外,该天线的辐射单元均由低损耗的介质构成,辐射效率高,使其在未来无线通信系统中具备一定的应用前景。     

带有开口谐振环引向器的新型端射天线设计

设计一种带有开口谐振环(SRRs)引向器的新型端射天线。天线由反射板、地板、辐射单极子和开口谐振环组成。天线的反射板结构使天线在低频处阻抗匹配,有效地提高了天线带宽;用六对开口谐振环结构作为天线的引向器,很好地实现了天线的高增益。仿真和实测结果表明,天线阻抗带宽达到73.7%(2~4.21 GHz),增益为4.3~10.3 dB;在天线的带宽内,天线的辐射方向图稳定,设计的天线满足S波段无线通信领域的需求。     

一种用于5G MIMO 系统的宽带高增益圆极化天线

为提升5G无线通信系统容量,设计了一款基于V 形缝隙耦合馈电的宽带高增益圆极化天线。该天线采用双层辐射贴片结构,拓展天线的阻抗带宽,并分别在辐射贴片和寄生贴片上刻蚀一对半径不等、位置正交的双圆形缝隙,有效改善了天线的圆极化特性。通过加载平板反射器提高天线的前后比,实现良好的定向辐射。实测结果表明,驻波比小于2的阻抗带宽为53.55% (2.27~3.93 GHz),在半功率波束宽度范围内轴比小于3 dB,轴比带宽为27.38%(2.9~3.82 GHz),在工作频带内实测的天线平均增益达到8.22 dBi。该天线适合作为5G多天线系统中的智能天线单元进行自适应波束赋形。     

紧凑型共面波导馈电的超宽带印刷天线设计

针对超宽带天线设计的重要性,基于微带天线和电磁散射理论,设计和分析了一种新的紧凑型共面波导反馈超宽带印刷天线。天线采用逆L型和U型非对称的辐射单元结构,以便最大程度地展宽天线带宽。与以往所提出的共面波导馈电天线相比,该天线具有尺寸小、近线性阻抗、高增益、宽频带、准全向性辐射模式和低成本等特点。并且,该天线的主要性能参数达到了一个较好的平衡。仿真和测量结果保持一致。该天线能满足多种宽带无线通信应用的要求。     

基于尺寸渐变超表面宽带高增益低剖面天线

设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线,该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。双层超表面由分别印刷在2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点,从而展宽带宽。通过改变超表面天线尺寸结构,分析天线的宽带辐射特性。为获得最佳宽带性能,采用遗传算法优化天线几何参数。制作并测试了一款边长为43.3 mm,厚度为4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。实测结果显示,该天线-10 dB阻抗带宽达到了54%(3.99~6.93 GHz),最高增益达到12.05 dB,在4~6 GHz范围内增益保持在8 dB以上。该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点,适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。     

60GHz宽带双极化阵列天线研究

本文提出了一种基于低温共烧陶瓷（Low Temperature Co fired Ceramic,LTCC）工艺的60GHz频段宽带双极化4×4阵列天线。所提出的阵列天线采用双馈技术L型探针天线单元结构、“立交桥”式复杂馈电网络,以及加载等效腔体结构,具有体积紧凑、工作频带宽、增益较高、增益带宽平缓、端口隔离度高、交叉极化电平低等优良特点。此外,分析了加载等效腔体结构对双极化天线阵列性能的影响。所提出的60GHz宽带双极化阵列天线可实现天线与芯片的AiP系统封装集成,满足宽带无线通信系统或毫米波雷达系统高性能、高集成度、小型化的应用需要。     

一种三频内置手机天线的设计与仿真

本文提出一种新型平面倒置F型三频手机天线(PIFA)。天线采取单馈点同轴馈电,上层辐射片开h形槽孔,应用时域有限差分法对天线进行设计和仿真,在GSM900MHz,DCS1800MHz和ISM2450MHz 3个频段的增益分别达到了0.1dBi,0.25dBi和0.4dBi,带宽分别达到了6.44%,6.67%和4.5%,表明该天线可在三个频段工作,满足了新一代无线通信系统对频段、带宽和增益的要求。     

一种新型的高增益低剖面天线

为了解决传统天线低增益、窄频带和大尺寸的问题,提出了一种新型的高增益低剖面天线。该天线采用人工磁导体(AMC)作为反射面,具体结构是将双面印刷蝶形天线作为辐射天线悬置在5×7梅花单元反射面上。经优化,该天线的中心频率为2.58 GHz,相对带宽为11.63%,覆盖了LTE(长期演进)中的2 500～2 690 MHz频段,且天线的总体高度仅为9.5 mm,相当于自由空间波长的1/12。此外,该天线的峰值增益达到9.7 dBi,证实了新型天线的可行性。     

Ku频段宽带相控阵天线技术研究

阵列天线易于实现高增益、波束扫描及波束赋形等功能,成为现代无线通信、导航、雷达等信息系统收发信号的主要手段。为满足高速率、广覆盖、多功能等发展需求,现代无线信息系统要求阵列天线具有宽工作带宽、宽角波束扫描能力及平面化、低剖面等特性。为此,文中以Ku频段、低剖面、宽频带相控阵天线为研究方向,基于微带天线宽带化技术、L型探针耦合馈电技术及加载等效腔体结构,开展微带天线的宽带化和相控阵天线的宽角扫描技术研究。文中提出了一种基于L型探针耦合馈电结构的具有宽带、宽角扫描能力的8×8阵列天线。实测结果表明,在VSWR<3时,在13.0～18.0 GHz阻抗带宽内(相对带宽为32.3%),该阵列天线在E面和H面均可实现±60°的扫描覆盖范围。实测结果和仿真结果具有较好的一致性。     

宽带高增益圆极化天线

设计了一种宽带高增益圆极化天线。天线采用双同轴线激励以及威尔金森功分器和90°相位比较器的馈电网络形式实现了天线的宽带圆极化特性。该馈电网络形式能在较宽的频带范围内保持稳定的幅度和相位。通过在蝶形天线外围引入方形环,增加了天线的有效辐射面积,从而显著提高了天线的增益。测试结果显示,该圆极化天线VSWR<1.5的阻抗带宽达到63.6%,3 dB轴比带宽达到66.7%,且在1.1~1.6 GHz频段范围内,右旋圆极化增益＞9.4 dB。     

基于CMOS工艺毫米波宽带片上天线

设计了一种基于0.18μm互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS）工艺的94GHz频段宽带片上天线。该天线采用改进的单极子天线形式,以实现较宽的阻抗带宽。天线馈电形式采用共面集成波导（CPW）馈电结构,该结构便于毫米波天线探针台测试系统测试。此外,通过采用全波仿真软件HFSS,对天线衬底尺寸对天线阻抗和辐射性能的影响进行对比分析。所设计的天线工作频带（|S11|≤-10dB）为74~117.6GHz,94GHz频点处的增益为1.35dBi。该天线具有工作频带宽、辐射性能好等特性,可实现天线与IC芯片的一体化片上集成,满足宽带无线通信系统或毫米波雷达系统高集成度、小型化的应用需要。     

基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线设计

为满足未来无线通信的高带宽与圆极化通信的需要,提出了一种基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线。该天线采用准光学的波导馈电模式,对圆波导45°切槽实现天线的线-圆极化转换,采用电介质材料的部分反射面来提高天线的增益。仿真分析表明,该天线在228GHz处获得最大增益为14.4dBic,阻抗带宽(S₁₁＜-10dB)为40GHz,3dB增益带宽和轴比带宽分别为18与27GHz,三者重叠带宽为18GHz。该天线具有良好的方向性、高带宽以及在整个工作频带实现圆极化等优点,在太赫兹/毫米波无线通信中有一定的参考性与实用性。     

小型化宽频带PIFA 天线的设计与仿真

针对现代通信系统终端小型化、宽频带的要求,本文提出了一种新型小型化宽频带平面倒F 天线。该天线由 金属地板、辐射贴片、短路贴片和馈电系统四部分组成。其中对地板进行十字缝隙开槽,短路贴片采用短路墙,馈电 系统采用二等分威尔金森功分器。采用HFSS13.0 软件对天线进行仿真,仿真结果表明,该天线在2.01~2.61GHz 频带 范围内驻波比小于2, 阻抗带宽达到26.3%;1.66~2.75GHz 频带范围内增益大于3dBi,增益带宽达到47.4%。同时,天 线的自由空间辐射方向图也满足无线通信终端要求。     

两种改进的Fabry—Perot谐振器印刷天线

对各种Fabry-Perot谐振器印刷天线结构的辐射性能进行了详细比较,从而发展了两种改进结构:采用频率选择表面(FSS)为盖板、U形缝隙矩形贴片为辐射器、以及采用普通电导体或人工磁导体(AMC)为反射板,构成Fabry-Perot谐振器的印刷天线,实现了高增益、低旁瓣电平、高前后辐射比、较宽的阻抗与增益公共频带等性能,以及低轮廓结构.     

一种高效率背腔微带振子阵列天线设计

针对卫星通信需求,设计了一种L/S波段宽带圆极化背腔印刷板微带振子阵列天线,由5个切边矩形微带贴片振子辐射单元组成,可实现左右旋双圆极化辐射,又可形成差波束信号用于跟踪。通过对矩形微带贴片、背腔大小以及布阵间距进行结构调整得到一种新型宽带圆极化天线。仿真结果表明,天线工作频段为1.3～2.4 GHz,在通带内轴比参数AR<2,绝对带宽达到1.1 GHz,相对带宽达到59.5%。实现宽带工作的同时,具有良好的圆极化特性。将其作为反射面天线的馈源,使天线具有很高的增益和效率。     

新型的宽带手机天线设计

随着现代无线通信的发展,小型化、宽带化已经成为移动通信终端的发展趋势.针对宽带化发展的需求,提出一种新型的低剖面宽带手机天线设计.该方案通过在手机天线对立边的地平面上加载寄生单元,达到扩展带宽的目的.与传统的天线相比,在GSM850和DCS1800频段,该设计天线的相对带宽分别提高了100％和43％.对天线进行加工测试,回波损耗为-6 dB的带宽覆盖了GSM850和GSM1800频段,性能指标满足手机通信技术要求.     

宽带小型化偶极子天线及其阵列技术研究进展

本文主要就宽带小型化偶极子天线及其阵列的研究进展作了比较全面的讨论,介绍了一些典型的偶极子天线及阵列研究成果和实现形式.应用于现代宽带无线通信的偶极子天线要求实现小型化、宽频带、高增益、低轮廓、隐蔽性强、与载体共形、满足动中通等特性.结合数值分析,通过改变天线的结构、形状、材料特性,对匹配网络进行优化设计,可提高天线的工作性能.