一种应用于ISM频段和WiFi频段的共面波导型天线

针对传统刚性天线存在尺寸大和剖面高的问题,本文设计一种应用于ISM频段和WiFi频段的共面波导型天线。选用介电常数为3.5,损耗角正切0.002,厚度为50μm的柔性聚酰亚胺基板,通过共面波导的馈电方式,在初始矩形贴片天线的基础上,进行缝隙切割和增加天线谐振回路的方法调整带宽。同时,通过Ansoft公司推出的三维立体电磁仿真软件对该天线进行优化。优化结果表明,通过对辐射贴片进行缝隙切割,可以在不增加天线尺寸的前提下改变天线电流分布路径,实现带宽和谐振频率同时向低频移动。该天线具有20mm×30mm×0.05mm的紧凑尺寸,仿真-10dB以下的工作带宽为2.34～2.53GHz,较好的满足ISM2.4GHz(2.42～2.484 8GHz)和WiFi2.4GHz(2.412～2.472GHz)的频段,是一款结构简单、易于加工、低成本、重量轻、尺寸小、剖面低的柔性天线。该研究为超薄柔性天线的小型化设计提供了解决方法。     

2.4GHz ISM频段贴片天线的分析与设计

Bluetooth和Wifi是现今在2.4 GHz ISM频段很热门的无线通信系统,天线在整个无线传输系统中扮演了很重要的角色,天线设计好坏将决定系统的性能.本文给出一种通过在底部开槽方式来改善普通贴片天线的低带宽性能,使其能工作在ISM频段,满足无线局域网2.4 GHz～2.4835 GHz要求.     

基于EBG结构的2.45GHz可穿戴天线设计

针对现有可穿戴天线SAR值(比吸收率)较高问题,采用传统天线与EBG结构(电磁带隙结构)相结合的方法,使用常见的牛仔布料和毛毡布料分别作为天线介质基板材料和EBG结构基板材料,同时对天线结构和EBG结构的参数逐一进行优化.设计的天线工作频带为2.34～2.76 GHz,完全覆盖了ISM频段2.4200～2.4835 GHz(免费频段),同时中心频率2.6 GHz处的S11(回波损耗)值为-33.5 dB,其中-10 dB左右的带宽为0.42 GHz,最后通过HFSS软件建立人体组织模型进行仿真.结果表明,设计的天线结构合理稳定,具有良好的回波损耗性能和较宽的带宽,SAR值由原来的9.6 W/g降至0.48 W/g,大幅降低了天线对人体的辐射.研究结果可用于无线体域网的研究及实际应用.     

2．4GHz四单元微带贴片天线阵的设计与仿真

为满足2.4 GHz ISM频段无线宽带定向通信要求,设计了一种口径耦合的小型四单元短路贴片天线阵,采用短路面加载辐射贴片,使单元贴片天线长度缩小一半,仿真结果表明,天线阵工作于ISM频段2.42～2.4835 GHz,增益达到11.5 dBi.同时设计了加反射板的宽频带四单元平面单极天线阵,天线中心频率为2.4 GHz,|S11|<-14 dB为500 MHz,相对带宽是20 %,增益达14.7 dBi.     

嵌入超材料埋藏介质贴片引向天线设计

设计了一种埋藏介质贴片引向天线,工作在2.4 GHz的无线工业、科学、医学频段,该天线采用金属片与介质板层叠安放,辐射方向垂直于天线表面,属于端射天线.嵌入了超材料结构,剖面结构尺寸缩小为原天线的69%.同时,天线匹配性能有所提升,辐射特性优于原天线.采用有限元全波仿真技术对天线的设计进行了分析和优化,改进后的天线在2.4 GHz频点回波损耗下降了3 dB,E面和H面辐射场强提升了1 dBi,实现了天线的小型化和灵活性.最后通过时域有限积分法对辐射性能进行了验证.     

一种串联馈电式超宽带天线阵列研究

为了实现高效辐射性能，本文对一种串联馈电式超宽带天线阵列进行研究设计。该阵列天线以0.02 mm厚的柔性聚酰亚胺为衬底材料，由3个超宽带单元天线和1个金属反射板构成。天线单元含有缝隙结构，通过串联方式进行连接，并采用共面波导馈电获得超宽带特性，天线下方放置金属反射板，以获得定向辐射特性。同时，采用电磁仿真软件高频结构仿真器(high frequency structure simulator, HFSS)对所设计的天线阵列进行建模仿真和设计分析。仿真结果表明，天线阵列的仿真带宽为3.02～12.05 GHz,测试带宽为2.92～12.35 GHz,覆盖超宽带3.1～10.6 GHz频段。天线在工作频段内保持良好的方向性，在8.5 GHz时，获得最大测试增益为8.6 dB,仿真增益为10.8 dB,说明天线带宽与方向图增益等性能均与仿真结果相吻合。本文设计的天线面积为121 mm×55 mm,天线与放射板间距为23 mm,具有高增益、尺寸小、质量轻等性能，适用于小型超宽带终端设备。该研究为柔性超宽带频段的阵列设计提供了理论基础。     

基于印刷偶极子天线的改进

本文在印刷偶极子天线的基础上设计了一款缝隙双频微带天线,工作频段为2.4GHz和5.2GHz。通过仿真得到2.4GHz处的带宽达到了600MHz(从2.05GHz~2.65GHz),在5.2GHz频段时阻抗带宽从4.75GHz到5.9GHz共1.15GHz。仿真的结果证明设计的天线性能较为稳定。     

新型共面波导馈电柔性缝隙型可植入天线研究

为了减轻无线植入设备中植入天线所引起的不适性,本文提出了一种新型共面波导(coplanar waveguide,CPW)馈电的缝隙型可植入天线,天线衬底为20μm厚聚酰亚胺柔性材料。采用电磁仿真软件对天线进行优化设计,得到天线尺寸为11 mm×13mm,天线在肌肉中的带宽为1.77～2.94GHz,最大增益为-22.7dBi。同时,分析了天线带宽随着人体模型尺寸、绝缘膜厚度、空气缝隙厚度以及不同人体组织中的的变化规律,并在尺寸为50mm×50mm×50mm的填充肌肉人体模型中进行仿真。仿真结果表明,天线在肌肉、皮肤、小肠、胃等多种人体组织中均保持宽带特性,可以覆盖工业、科学和医疗(industrial,scientific and medical,ISM)频段,而且具有体积小、质量轻、带宽宽的特性。该研究在植入医疗设备中具有较好的应用价值。     

平面印刷单极子天线频带抑制技术的应用

为克服无线通信系统间相互干扰,采用频带抑制技术对共面波导馈电圆形单极子天线进行改进,设计出一副具有双阻带特性的超宽带天线和一副用于无线局域网/全球微波接入(WLAN/WiMAX)系统的三频段天线.通过在圆形贴片底端加载两条多边形槽线,实现了3.29～4.00 GHz和5.29～6.00 GHz抑制频段的超宽带天线,阻带覆盖了WLAN/WiMAX应用频段.在三频段天线的设计中,综合采用五边形槽线、调谐枝节和扇形槽加载技术,对频带进行阻断和控制.实测三频段天线的工作频带为2.25～2.80 GHz、3.3～3.8 GHz和5.1～5.9 GHz,覆盖了WLAN/WiMAX系统的应用频段,并在其余频段具有良好的频带抑制特性.所设计的两幅天线均具有可调的工作频段,适合复杂环境中对无线通信系统相互干扰的抑制.     

一款共面可覆盖WLAN及WiMAX频段的三频笔记本电脑天线的设计

采用软件设计和实验相结合的方法,设计了一款紧凑型、共平面、能覆盖2.4/5.2/5.8 GHz WLAN和2.5/3.5/5.5 GHz WiMAX工作频段的笔记本电脑天线.该天线采用耦合馈电方式,通过调节矩形辐射面和L形结构尺寸以及耦合缝隙的大小来产生2.5 GHz和5.5 GHz的谐振频率;通过在L形辐射表面开一个U形缝隙来实现3.5 GHz处的谐振点,该U形槽的长度大约为4 GHz谐振点处的1/4SymbollAp;其整个天线的面积只有7.5 mm×17.5 mm(不包括笔记本电脑天线的地板).在设计中通过调节矩形耦合辐射体与L形辐射面的间距可以有效地调节各谐振点的强度,还可以实现天线输入输出的阻抗匹配.当被嵌入在支撑笔记本电脑显示屏地板的顶端时,天线能很好地满足WLAN和WiMAX的所有工作频带并具有良好的辐射特性,经过软件优化和对实物的测试,测试结果和仿真结果吻合良好.     

具有缺陷地结构的低耦合阵列天线设计

基于缺陷地结构设计了一款低耦合阵列天线,该天线工作频率为5.8 GHz,整体尺寸为45 mm×55 mm×1.52 mm。缺陷地结构呈左右两侧带有锯齿的条状,组成2×1阵列的形式加载至接地表面。在天线阵元边到边间距为0.050 2λ0的前提下,天线在5.8 GHz处的耦合度降低了28.8 dB,主瓣增益提升了0.3 d B,同时天线尺寸减小了0.57 mm,包络相关系数低于0.03,满足S_(11)-10 dB的工作带宽有170 MHz (5.722～5.892 GHz)。结果表明该缺陷地结构可以有效地抑制沿H面放置的天线表面波传播,改善天线阵元间的互耦。     

基于RFID应用的小型化印刷偶极子天线设计

为了研究满足工程需要的RFID标签天线,以2.45 GHz工作频段为例,给出了印刷偶极子标签天线以及其小型化设计。所设计的2.45GHz印刷偶极子标签天线的性能指标为：在驻波比小于1.5时,工作带宽约为450MHz;天线增益为1.4dB;天线尺寸大小为37mm×45.8mm。小型化后的天线尺寸缩小为31.8mm×28.5mm,面积减小了约47%,在驻波比小于1.5时,天线带宽约220MHz,天线增益为1.2dB。此外,给出了小型化天线的实测结果,并且与理论结果进行了比较,结果吻合良好。     

一种简易结构地板开槽的多频段内置单极子手机天线的设计

设计了一种应用于GSM850/GSM900/DCS1800/PCS1900/UMTS2100/LTE 2.3 GHz/WiMax2.5 GHz/LTE 2.6GHz多频段移动通信制式的内置单极子手机天线.天线整体结构由单馈电双分支平面辐射体和开槽结构的不完全PCB地组成,双分支平面辐射体能够产生3个谐振点,其中的短分支产生2 600 MHz谐振点,长分支产生900 MHz谐振点,短分支和长分支共同作用产生1 900 MHz谐振点,开槽PCB地延长地板的电流路径,从而降低了低频谐振点,增加天线带宽.天线整体结构尺寸为115 mm×60 mm×6 mm,其中天线辐射体尺寸为50 mm×15 mm×6 mm.所设计的天线结构紧凑、简单,易于制作,满足移动手机天线的设计要求.使用Ansoft HFSS仿真软件设计和优化天线结构,并制作实际的测试模型.实验测量结果和仿真结果一致性较好,表明了此天线结构设计的准确性.     

应用于ISM频段的双频整流器系统设计

为了将环境中的射频能量转换成直流电能为低功耗设备供电,设计了一种宽带共面波导天线与新型匹配网络相结合的双频带能量收集器.宽带天线的带宽为0.8~2.8 GHz,可以收集环境中频率为0.915 GHz和2.4 GHz的射频能量,并且相对于微带天线,尺寸缩小了近1/3;新型匹配网络可同时匹配在0.915 GHz和2.4 GHz双频带处,并且匹配带宽分别达到了30 MHz和100 MHz.实验结果表明:该系统与功率为0.1 W的阅读器相距50 cm时,可以收集到201 mV的直流电能;与功率小于0.1 W的路由器相距10 cm时,可以收集到33 mV的直流电能.这表明本文所设计的双频带整流系统可以有效收集环境中ISM频段(0.915 GHz和2.4 GHz)处的能量.     

一种简易差分微带贴片天线的设计

在微带贴片天线的基础上,设计了一种介质基板尺寸为34.2mm×34.2mm×1.6mm,材料是FR4(相对介电常数为4.4)的简易差分微带天线,并基于传输线理论给出了差分天线输入阻抗与馈电点间的关系。用软件HFSS对天线进行仿真分析,结果表明:天线工作带宽为2.41~2.47GHz(回波损耗)≤-10dB),适用于无线局域网WLAN 802.11b(2.4~2.48GHz)系统,在工作频段内具有良好的辐射方向性。差分天线把差分信号直接馈入到天线的两个端口,为设计高集成的射频前端提供了新途径。     

一种简易差分微带贴片天线的设计

在微带贴片天线的基础上,设计了一种介质基板尺寸为34.2mm×34.2mm×1.6mm,材料是FR4(相对介电常数为4.4)的简易差分微带天线,并基于传输线理论给出了差分天线输入阻抗与馈电点间的关系。用软件HFSS对天线进行仿真分析,结果表明:天线工作带宽为2.41~2.47GHz(回波损耗)≤-10dB),适用于无线局域网WLAN 802.11b(2.4~2.48GHz)系统,在工作频段内具有良好的辐射方向性。差分天线把差分信号直接馈入到天线的两个端口,为设计高集成的射频前端提供了新途径。     

五频段整流天线的研究与设计

针对5G频段以及传统频段的微波能量收集,提出了一款五频段整流天线,其主要由微波能量接收天线和五频段整流电路组成。为了将空间中的5G频段中3.5GHz与4.9GHz的微波能量以及传统频段中的1.75GHz、2.3GHz、2.8GHz的微波能量转为直流功率进行输出,整流电路由两个并联二极管结构的整流电路并联而成,为了收集更多的微波功率,接收天线的辐射方向图在1.75GHz与2.3GHz实现全向性的线极化辐射,在2.8GHz,3.5GHz和4.9GHz实现圆极化辐射。五频带整流天线可在功率为-20～5dBm的环境中工作,且最大RF-DC转换效率可达到58%。因此该整流天线可为低功耗电子设备供电。     

三频段MIMO天线的双中和线去耦合设计

设计了一款可以应用于LTE2300和WiMAX3.5/5.8 GHz频段的多输入多输出(MIMO)天线,其由2个相距4 mm的对称单元组成,且每个单元由"己"和"弓"形的弯折线构成。采用背对背布局形式的组阵方式来实现低频段的高隔离度。同时,为了提高中频段和高频段端口间的隔离,将双中和线去耦结构加载至天线单元两端,并对该去耦结构进行了理论分析和实验验证。利用HFSS仿真软件对MIMO天线的性能参数包括S参数、辐射模式、增益和包络相关系数(ECC)等进行研究。结果表明,在频点为3.5 GHz处隔离度提高25 dB,在频点为5.7 GHz处实现了30 dB的隔离度。此外,该天线具有全向辐射特性,在工作频段内具有较好的分集增益。     

一种新型小型化十一频段手机天线设计

现有手机天线结构复杂、剖面高和尺寸大,为了缩小手机天线的尺寸,研究了小型化低剖面双层微带天线频带展宽的方法,提出了一款紧凑耦合的小型化十一频段手机天线,尺寸仅为37.0mm×7.2mm．该天线通过馈电单极子和地枝节耦合技术,激发多个谐振模,拓宽高频带宽,再利用加载电感方法,使低频谐振点偏移,拓宽低频带宽．实测结果表明,该方法可以有效展宽天线频带,能够覆盖长期演进、无线广域网8个频段,并且满足全球定位系统、无线保真以及蓝牙频段内S₁₁小于-10dB的要求,与传统微带天线相比,该天线具有尺寸更小、结构简单、频带宽等优点,具有良好的辐射增益和辐射效率．     

一种偶极子背馈的室内三频段微带贴片天线

提出一种新型偶极子背馈的室内三频段微带贴片天线.8片不同尺寸的金属贴片被对称置于一对λ/4平板宽带偶极子前侧的介质基片顶面.偶极子与基片被空气隙隔开,它通过两节平行等宽的λ/4导体条带阻抗变换器与50Ω同轴线相连,通过电磁耦合对贴片馈电.天线覆盖三个主要的移动通信频段CDMA/GSM900(820~975MHz,VSWR≤2.5),GSM1800/DCS/PCS/UMTS(1585~2060 MHz,VSWR≤2),和Bluetooth/WLAN/ISM(2.39~2.502 GHz,VSWR≤2).增益为5~10 dBi,-3 dB波束宽度在E面和H面均不小于60°.另外,该天线还有结构简单和低剖面的优点,适合室内无线通信.