返折LTCC结构的超窄带天线的设计方法

为满足超窄带无线通信对发射/接收系统的需求,提出一种适用于超窄带系统的紧凑型天线.该天线采用低温共烧陶瓷技术(low-temperature co-fired ceramic,LTCC),通过返折交叉单极辐射片的方式,在缩小天线尺寸的同时,达到降低天线工作频段的目的.该天线整体尺寸为4 mm×27 mm×1.2 mm,仿真结果表明,天线在253.845-254.275 MHz工作频段内,回波损耗小于-10 dB,相对带宽为0.34％.工作频段内回波损耗-频率下降比达到29.26 dB/MHz,交叉极化隔离度小于-31 dB.为无线超窄带系统通信提供了可行的电子器件.     

超小型的片式LTCC滤波器设计

针对微波设备小型化需求,利用低温共烧陶瓷(LTCC)技术,建立了小型化的LTCC电感和LTCC电容模型,并设计了内埋置LTCC电感和电容的片式L频段集总型带通滤波器,同时为了满足高频应用,设计了X频段分布带状线LTCC带通滤波器,通过用电磁场仿真软件ANSYS HFSS对滤波器进行建模及三维仿真优化,加工实现,制成的L和X频段LTCC带通滤波器的插入损耗分别<2.5 d B和<3 d B,体积分别为6 mm×3 mm×1.1 mm和3.1 mm×2 mm×1.1 mm,小型化效果明显。     

一种LTCC芯片天线研制

研制了一种新型的频率范围适用于GSM800/CDMA Cellular(824～960MHz)的全向芯片天线.该天线将曲折导线嵌入在LTCC介质中,采用通孔连接各层形成立体结构.通过分析天线的结构,给出了芯片天线的等效电路,并且进行仿真对比.该天线外形小巧,设计尺寸只有20.0mm×4.0mm×1.5mm.该芯片天线具有带宽大,全向性好,电气特性稳定等优点,适合应用于各种高灵敏度、低剖面的无线通信收发模块及移动通信终端.     

Ku频段高集成度瓦片式有源天线前端设计

基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术设计了高度集成的Ku频段瓦片式有源天线前端。在小于5mm的剖面高度内,集成了辐射天线、射频接收电路、本振分配网络、中频合成网络、电源控制网络等部分。通过对瓦片式前端中不同功能电路的仿真优化,验证了整体设计的有效性。整个前端结构的尺寸仅为50mm×50mm×4mm,且总重量小于30g,在资源严重受限的平台具有良好的应用前景。     

Ku频段LTCC上变频模块设计

针对卫星通信系统小型化需求,介绍了一种基于LTCC技术的Ku频段上变频模块设计。采用薄膜微组装工艺,设计了小型化高性能多工器,利用低温共烧陶瓷(LTCC)技术,通过对LTCC微波信号过渡结构进行仿真和优化,以及带传输零点的高抑制度X和Ku频段LTCC滤波器的设计,使小型化的同时模块的电性能指标得到保证。最终实现的Ku频段LTCC上变频模块的体积为39.2 mm×33.1 mm×13 mm,约为原来的1/8,LTCC技术有效地实现了产品的小型化。     

小型化宽阻带LTCC微波低通滤波器的设计与研制

先根据滤波器衰减量要求,理论分析确定滤波器的阶数及电路原理图,再用ADS软件优化仿真获得电路元件初始值,然后采用微波电磁场仿真软件HFSS对滤波器物理模型优化仿真,成功设计了一款3 d B截止频率为1 750 MHz、宽阻带频率2 035~6 700 MHz范围内衰减量大于20 dB的LTCC微波低通滤波器,并采用LTCC工艺制备该微波低通滤波器,尺寸为3.2 mm×1.6 mm×0.9 mm。制备样品实测结果与仿真吻合,说明采用该方法设计、研制小型化宽阻带LTCC微波低通滤波器是可行的。     

LTCC滤波器性能改善的研究

微波滤波器在现代微波技术领域中的作用举足轻重,而基于LTCC（低温共烧陶瓷）技术的多层微波滤波器因具有满足现代电子系统要求的高频化、小型化及低成本等许多优点而成为当今微波领域常用滤波器之一。如何提高LTCC滤波器性能使其损耗更小,更适应实际工程的高要求就成为了关键一环。本文结合经典的分布参数理论设计出一个中心频率为1.2GHz,带宽40MHz的新型LTCC多层滤波器,其尺寸为14mm×20mm×2mm,并在此基础上结合金属电导率和趋肤深度的理论对金属层改进,设计出性能更优的LTCC滤波器,从而得出改善LTCC滤波器性能的方法,并做出实物验证了与仿真的一致性。     

LTCC片式LC带通滤波器的设计与实现

介绍了基于LTCC(低温共烧陶瓷)共烧技术和厚膜技术工艺特点进行集成式L和C元件建模、LTCC集成式LC滤波器的设计技术.根据LTCC集成元件体积小寄生参数较大的特点,将常规LC滤波器的电路拓扑进行诺顿变换,并利用LTCC片式LC滤波器进行整体建模优化仿真出合格参数曲线.利用LTCC工艺,最终制造出体积为4 mm×6.5 mm×1.6 mm的片式带通滤波器.该滤波器具有带宽宽,阻带抑制度高且宽的特点,非常适合目前使用传统LC滤波器的应用场合,减小了安装面积,增加了整体电路可靠性,同时由于采用LTCC技术,非常适合批量生产.     

三频双圆极化北斗天线的设计

设计了一款新型的小型化多频段圆极化北斗天线。天线采用双层层叠结构设计,上层天线采用矩形贴片切角开缝的方法,实现北斗系统L频段的左圆极化;下层天线利用复合左右手传输线结构进行设计,通过在矩形贴片中间位置加入非对称十字和直角折线槽结构,同时在四角位置加入90o折线结构和金属过孔,实现北斗系统B1频段、S频段以及GPS L1频段的右圆极化。天线尺寸为39 mm×39 mm×6.8 mm。仿真结果表明该天线各项指标均满足北斗系统对天线性能的要求。     

超小型、高性能L波段LTCC滤波器设计

设计了一款工作于L波段的LTCC滤波器。利用LTCC多层技术,设计双层耦合带状线谐振腔,采用电感反馈的三谐振腔结构,减小滤波器体积,设计时通过增加零点,提高滤波器带外阻带性能。在2.4~2.5GHz频段范围内,实测插入损耗小于1.2dB,在1.7~1.9GHz、7.2~7.5GHz带外频段内,衰减大于20dB,与仿真结果吻合较好。滤波器最终体积为1.6mm×0.8mm×0.6mm。     

基于LTCC工艺的蓝牙天线设计与制造

分析了LTCC工艺对射频器件性能的影响,并在优化LTCC工艺的基础上设计并制作了一款蓝牙芯片全向天线。通过工艺的控制,天线批量一致性好,成品率在85%以上。测试结果表明,天线增益为1.6 dB,较好地符合了设计值。该天线尺寸小(6.0 mm×2.0 mm×1.2 mm),质量轻,带宽大(–10 dB带宽为100 MHz)、易于批量生产,适应用于各种高灵敏度、低剖面的蓝牙无线收发模块。     

一种二叉树状分形偶极子天线的设计

提出了一种基于二叉树状分形结构的分形偶极子贴片天线。该天线的介质基片采用相对介电常数为4.4,介电损耗角正切为0.02的FR4介质板,由微带线经阻抗变换后进行馈电。该天线利用分形技术实现了33%的尺寸缩减;通过平行双线结构和开U型槽技术,优化了阻抗匹配,降低了天线的谐振频率。通过仿真分析与模型优化,天线的最终尺寸为35 mm×22 mm×1.6 mm,中心工作频率为2.87 GHz,工作频率为2.77~2.97 GHz,-10 dB阻抗相对带宽为6.9%,工作频带内最小回波损耗可达-49 dB,最大增益可达2.36 dB。该天线具有小型化、阻抗匹配良好的优点,在当代小型化通信系统中具有良好的应用前景。     

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端,该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计,并应用于毫米波无线系统.首先,设计了2×2线极化空气腔阵列天线,通过采用新颖的内埋空气腔体结构,使天线最大增益提高了2.9 dB.其次,将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9dB,3 dB相对带宽为8.1％(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计,实现了三维无线接收前端.在集成结构中,通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB,通过集成滤波馈电网络,其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能,可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.     

LTCC多层宽带阵列天线设计

应用LTCC技术设计了4×4的宽带阵列天线,通过在多层贴片结构中引入空气腔、匹配过孔以及金属环等结构有效拓展天线的带宽,提高了辐射效率.馈电网络与主贴片间用内层地板分隔,有效地抑制了背向辐射.仿真结果表明,阵列天线在25.2-31.2GHz的频带内回波损耗低于-10dB,相对带宽达21.4%,峰值增益为16.84dB,...     

C 波段双极化低旁瓣阵列天线

本文设计制作了一种高隔离度低副瓣双极化平板阵列天线,该阵列天线采用角锥喇叭作为辐射单元,以获得 高增益,馈电网络采用空气带状线,以获得较低的馈电损耗,利用探针对喇叭馈电,可获得较高的极化隔离度。在阵 列设计中,采用泰勒加权算法以获得-23dB 的旁瓣,同时利用反相馈电技术使阵列的交叉极化小于-30dB。仿真和实 测结果表明,在6GHz±200MHz 内,驻波小于2,天线增益大于23dB,交叉极化电平小于-30dB.     

Ku 波段全口径高隔离度双极化阵列天线的研究

本文提出并设计制作了一种新型的全口径高隔离度双极化单脉冲阵列天线。该阵列天线单元采用微带贴片与喇叭复合的形式,将微带贴片作为喇叭的二次激励源,以获得更高的单元增益。其中的微带贴片采用一对相互垂直的带状线通过两个呈“T”型分布的“H”形缝隙耦合馈电,以获得较高的极化隔离度（在工作频带内小于-35dB）。在阵列馈电设计中采用二次错位倒相技术,进一步改善了极化隔离度和交叉极化。仿真和实测结果表明,在f0±200MHz 内,驻波比小于2,垂直极化增益大于27dB,水平极化增益大于27.5dB,端口极化隔离度小于-40dB,和差端口隔离度小于-28dB。     

高隔离度激光通信终端光学系统设计

激光通信具有信息容量大、光学增益高、高度抗干扰和抗截获能力等突出优点,是解决高速通信问题的重要技术手段。根据激光通信中收发一体、双向双工工作模式对收发隔离度的要求,通过对不同光学结构隔离度仿真分析后,提出采用离轴三反光学天线降低后向散射从而实现高收发隔离度,在光学设计时,通过迭代优化控制光学表面上最小入射角,以及对光学表面精细加工工艺提出了明确的指标要求,最终实现了隔离度≥70 dB。仿真分析得出物方视场角5 mrad隔离度为73.7 dB,实测Φ150 mm离轴三反光学天线的隔离度可达73 dB,与仿真分析的结果一致,满足卫星激光通信系统捕跟和通信对光线天线隔离度的要求,可用于星间激光通信。     

QPSO算法在天线阵列波形优化中的应用研究

基于优化天线阵列波形的目的,本文采用QPSO算法,对建立的九天线圆阵列模型进行波束赋形优化。本文通过九天线圆阵列模型进行MATLAB仿真实验,结果表明,经过QPSO算法进行优化后,主瓣方向还是保持一致,主瓣增益增大了6 dB;而采用QPSO算法对本文提出的九天线圆阵列与八天线圆阵列进行波形优化的仿真实验表明,主瓣方向还是保持一致,主瓣增益增大了19 dB,并且降低旁瓣个数,验证了模型的可行性。     

K波段高增益超材料微带天线的拓扑优化设计

超材料微带天线的设计通常依赖经验,其中超材料基元的设计多以尺寸优化和形状优化为主。研究了常规超材料对微带天线增益性能的影响,发现其对增益性能的提升效果有限。提出了一种基于遗传算法的高增益超材料微带天线拓扑优化设计方法,对超材料基元采用整体设计的方法,以天线增益最大化为设计目标,以覆铜贴片方格子的有无为设计变量,建立了K波段(24 GHz)超材料微带天线的拓扑优化模型。进而基于遗传算法的求解策略,获得了一种新颖的超材料微带天线构型。仿真结果表明优化后的超材料微带天线侧向辐射得以抑制,其最大增益提升到10.5 dB,与普通微带天线相比性能提升了35%。同时通过改变覆铜贴片格子的布置规模对优化设计结果的收敛性进行分析,分析结果显示创新构型超材料微带天线设计结果是收敛的,且10*10方格子规模下的创新构型制备性价比最高。最后研究了超材料基元单独设计与整体设计的天线工作频率匹配对比,对比结果证实了超材料基元采用整体设计对于超材料微带天线拓扑优化是非常必要的。     

基于3D打印技术的梯形凹槽双脊喇叭天线

该文提出了一种带有梯形槽的双脊喇叭天线,天线在口径面和外侧壁引入梯形槽结构,抑制了喇叭外壁上的电流,从而达到降低喇叭天线旁瓣的目的。天线采用3D打印技术,有效地解决了传统方式加工难及一致性差的问题。仿真和实测表明,该天线设计可有效提高天线增益,在工作频带 5~10 GHz内天线增益大于 10．32 dBi,回波损耗小于-10dB;在9．6 GHz时峰值增益可达14．61 dBi。将天线喇叭壁设计成空心结构,天线质量减小了74%。测试结果与仿真结果基本一致。