一种提高全向水平极化天线带宽的设计

设计了一种新型带微扰的宽带全向水平极化天线,通过天线正面的弧形偶极子的阶梯状边缘和背面的正方形微扰提升天线带宽.利用CST仿真得到最优的参数解,并制作实物进一步验证天线带宽.四对弧形偶极子组成一个圆环,每对弧形偶极子对应一个方向,并通过宽带巴伦均匀同相馈电,模拟载有均匀同相电流的圆环以实现全向水平极化.天线相对带宽50％(1.71～2.85GHz),并且在1.71～2.55GHz间拥有较高增益(2～4dBi).该天线结构简单、紧凑、低剖面,特别适合于室内基站建设.     

用于雷达隐身设备的低 RCS 超宽带 Vivaldi 天线

为了减小雷达探测对导弹、飞机和舰船等隐身设备的威胁,设计了一款低RCS的超宽带高增益Vivaldi天线。通过分析天线在不同频率下的表面电流分布,在不影响天线辐射性能的前提下,采用一种简单有效的改变天线外形的方法,并在辐射臂两侧加载矩形加半圆形的异形结构。这种结构可以减少辐射器表面的散射,从而使单站RCS降低。测试结果表明,所提出的天线工作带宽为4.7～11 GHz,最大增益达到11 dBi,与原始天线相比,在保持良好辐射性能的同时,在工作频段范围内RCS最大缩减为18.5 dB,可以应用于低RCS的隐身系统。     

一种紧凑型三陷波 UWB-MIMO 天线的设计

提出了一种紧凑型的三陷波超宽带多输入多输出(ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线,将半圆形与 正六边形结合作为辐射贴片,接地板引入带“梳子”缝隙状 T 型枝节来实现较高的隔离度,天线尺寸为 36 mm×18 mm×1. 6 mm。 通过在辐射贴片上刻蚀倒“Ω” 形槽,在馈线上刻蚀类“U” 形槽以及贴片旁引入类“U” 形枝节的方式实现 WiMAX( 3. 3 ~ 3. 6 GHz)、WLAN 部分频段(5. 725~ 5. 825 GHz)和 X 波段下行频率(7. 25 ~ 7. 75 GHz) 3 个频段的陷波。 仿真与实测结果均表 明,该 UWB-MIMO 天线的工作带宽为 1. 9 ~ 10. 6 GHz,相对带宽达到 139%,3 个陷波频段为 2. 9 ~ 3. 7 GHz、5. 6 ~ 6. 0 GHz 和 7. 05~ 7. 76 GHz,且隔离度大于 20 dB,包络相关系数 ECC<0. 003,说明天线在各方面特性良好,可以满足 UWB-MIMO 天线的 要求。     

用于GIS局部放电的树状分形超宽带天线

为检测气体绝缘开关设备(GIS)局部放电的超高频(UHF)信号,基于分形技术设计了一种超宽带小型天线。对天线的几何参数进行了优化仿真。该天线的回波损耗(S11)小于10 dB带宽为0.5~1.5 GHz(相对带宽为100%),在频带内方向性良好,能够实现全向辐射;天线具有较高增益,在0.5~1 GHz频带内方向图主瓣增益为2~4 dB;天线尺寸较小,实际尺寸为200、160、1.6 mm。搭建了模拟局部放电的实验平台,对研制的天线进行测试,结果表明,基于树状分形超宽带天线的UHF局放检测系统抗干扰能力强,可用于GIS现场局部放电检测。     

紧凑型超宽带 MIMO 天线的研究

针对当前超宽带多输入多输出(UWB-MIMO)天线存在尺寸大、隔离度低等缺陷,设计了一款紧凑型UWB-MIMO天线,天线尺寸仅有41 mm×25 mm×1.6 mm。通过扳手形微带馈线扩宽天线的带宽,在天线的接地平面上引入锯齿形和梳状电磁带隙结构以获得较高的隔离度;加载C形枝节形成陷波以抑制X波段的下行频段对超宽带系统的干扰。实验结果表明,所设计的UWB-MIMO天线的阻抗带宽为3.1～12.0 GHz,陷波频带为7.0～7.9 GHz;在整个工作带宽内,隔离度大于20 dB。设计的UWB-MIMO天线具有良好的辐射特性、稳定的增益和较低的包络相关系数(ECC<0.006),适用于UWB-MIMO系统应用。     

基于NiCuZn铁氧体的小型化T-DMB天线

采用传统的固相反应法制得了宽频段低损耗的NiCuZn铁氧体材料,研究了Co_2O_3掺杂对NiCuZn铁氧体磁电特性的影响。研究表明,当Co_2O_3掺杂量为1.0 wt%时,该铁氧体在200 MHz下的磁导率和介电常数约为14,磁损耗和介电损耗角正切分别为0.017和0.012。基于此材料设计了一种小型化地面数字多媒体广播(T-MDB)天线。该天线具有结构紧凑、损耗低、带宽宽等优良性能,其辐射模式接近全向,中心频率(195 MHz)的峰值增益达到-0.03 dB,是一种适用于移动手持终端的小型化天线。     

小型化双频印刷缝隙天线

针对无线通信系统中的多频段传输天线的小型化问题,设计了一种由L型微带线馈电的小型化缝隙天线。通过在地平面上开三个阶梯组成一端开口的缝隙切断电流路径,从而实现WLAN频段的双频带覆盖。运用电磁仿真软件对天线进行参数仿真和优化分析,通过改变缝隙的长度和宽度来实现天线同时工作在2.45GHz和5.8GHz。结果表明天线端口回波损耗S11≤-10dB以下工作带宽分别为2.4~2.49GHz和5.48~6.1GHz,满足IEEE802.11b/g和IEEE802.11a/n标准。同时对天线进行实物制作并进行端口回波损耗、增益和辐射方向图测试,仿真结果与测试结果比较吻合。相较于传统平面缝隙天线,本文提出的天线尺寸紧凑且结构简单,易于加工并与电路良好集成,具有广泛的通信应用前景。     

一种平面小型化超宽带天线的设计

提出了1款小型化单极子超宽带天线。该天线印刷在厚度h=1.0mm,介电常数εr=4.4的FR-4环氧树脂介质板上,主要由类似矩形辐射面、阶梯型接地面组成,总尺寸为33mm×28mm×1mm,满足小型化的设计要求。天线具有3.1～12.5GHz的可用超宽工作带宽(相对带宽达到120.5%)、良好的全向辐射特性、较高的增益和较小的群延时。同时,为了抑制来自全球微波互联接入系统(Wimax,3.3～3.6GHz)或无线局域网系统(WLAN,5.15～5.35GHz,5.75～5.825GHz)的干扰,利用在矩形辐射单元上蚀刻不同长度的C型槽的方法,使天线分别在频谱3.16～3.93GHz或5.11～5.89GHz上具有带陷特性。另外,文中给出了超宽带辐射单元尺寸和陷波槽总长度的估算方法。     

基于 DGS 的小型化 UWB-MIMO 天线的设计

根据目前无线通信系统发展趋势,设计了一款具有高隔离度的小型化双单元超宽带(UWB)多输入多输出(MIMO)天线,整体尺寸仅为18 mm×22 mm×1 mm。该天线贴片采用刻蚀六角星的矩形结构,并在其右侧上下位置分别挖去“w”形及小矩形,实现了天线的宽带化;采用缺陷地(DGS)结构,在接地板顶端刻蚀两个半径相等的半圆形槽,实现了天线的高隔离度。仿真与实测结果基本吻合,天线最终的工作带宽为2.75～10.64 GHz(相对带宽达到117.85%),且在带宽范围内隔离度均大于22 dB,包络相关系数(ECC)小于0.015。由此,所设计的天线不仅尺寸极小、结构简单,且性能方面良好,可广泛应用于无线通信系统中。     

宽频带的微带等角螺旋天线设计

为了实现宽频带天线指定方向的高性能辐射，设计了一种宽频带的微带等角螺旋天线。为实现阻抗匹配，天线馈电部分设计了一种指数渐变式微带巴伦结构。经过实物测试参数，结果表明加入了指数渐变巴伦结构后天线实现了良好的阻抗匹配并具有良好的宽频带特性，其工作带宽为1.74～4.82 GHz，回波损耗最低达- 30 dB。同时设计了一个平底型金属反射腔用于反射背向电磁波，在保持宽频带工作特性的同时，使天线具有了良好的单向辐射特性，天线在整个工作频段内的增益均大于6 dB，与传统的螺旋天线相比，具有宽频、定向、高增益的特点，具有一定应用前景。     

Gain enhancement and broadband RCS reduction of a circularly polarized aperture-coupled annular-slot antenna using metasurface

A circularly polarized microstrip slot antenna with low radar cross-section (RCS) and high gain was designed using a metasurface composed of a \(6 \times 6\) array of corner-truncated square patches placed on top of the upper substrate. By optimizing the geometry of the metasurface patches and L-shaped feed of the proposed antenna, broadband RCS reduction and improved overall antenna performance were achieved. A prototype antenna was fabricated, and the results showed that the proposed antenna exhibited an impedance bandwidth of 29.08 % in the frequency band of 4.29–5.75 GHz. The designed antenna achieved good 3-dB axial ratio (AR) bandwidth of about 30.18 % with center frequency of 5.3 GHz, and gain in the broadside direction of 9.9 dBi. Using the designed metasurface, remarkable monostatic RCS reduction was obtained in the frequency range from 4 to 13 GHz.     

Slot loaded rectangular patch antenna for dual-band operations on glass-reinforced epoxy laminated inexpensive substrate

This paper presents a straightforward design and analysis of rectangular radiating patch with narrow slots and microstrip line fed patch antenna for dual band operations. A parametric analysis has been carried on during the design process for finding the desired resonant frequencies. The final design concept of the antenna has been validated through fabricating the antenna prototype and then measuring its characteristics. The proposed antenna is implemented by using cost effective FR4 substrate, which comprises of vertical narrow slots on the radiating element and partial ground plane. The experimental results of the antenna prototype show the impedance bandwidth ( \(<-10\) dB reflection coefficient, S11) 396.4 MHz (286.9–683.3 MHz) and 310 MHz (4.28–4.59 GHz) with center resonant frequency 460 MHz and 4.5 GHz respectively. The proposed antenna has achieved 6.6 dBi average gain with 85 % average radiation efficiency for lower band and 9.7 dBi average gain with 88 % radiation efficiency for upper band. The bandwidths of the antenna are broader enough to cover medical telemetry communications, UHF wireless communications and terrestrial communications services.     

基于特高频法检测电气设备局部放电的改进Vivaldi天线

为提高检测变电站电气设备局部放电产生的特高频(UHF)信号的有效性,基于超宽带渐变槽线天线理论,在传统Vivaldi天线的侧边增加渐变槽线和谐振腔后,通过仿真及实测发现,改进后的天线工作频段由1.2~3GHz扩展至0.5~3GHz。同时提高了天线的指向性,而保持工作频段上天线相位中心不变。改进后的天线在工作频段上具有更高的增益和灵敏度,在2GHz时增益达到7.9d Bi,平均灵敏度大于12mm。为验证所设计天线效果,在实验室搭建了基于预制缺陷变压器的试验平台,结果表明所设计的天线可以有效检测到局部放电的UHF信号。与传统Vivaldi天线、加脊TEM喇叭天线和螺旋天线相比,改进Vivaldi天线检测灵敏度较高,脉冲时域响应特性更好,利于进一步的信号分析。     

Design of triple‐band antenna using S‐shaped patch fed by cross strip line for WLAN and WiMAX applications

This paper presents a simple triple‐band S‐shaped patch antenna fed by a cross strip line for both WLAN and WiMAX applications. It is operated at the triple bands of 2.4 and 5.2 GHz for WLAN and 3.5 GHz for WiMAX. The antenna, designed on an FR4 substrate with a thickness of 1.6 mm and relative permittivity of 4.4, is fed by a 50‐Ω microstrip line, and is of size 25 × 35 mm. The simulated and measured results of |S₁₁|, gains, and radiation patterns are presented. The measured results show that the triple‐band antenna achieves a broad operating bandwidth of 2.36–2.54, 3.27–3.69, and 5.16–5.48 GHz for a 10‐dB return loss (i.e. |S₁₁|<−10 dB). The gains of the antenna measured at 2.4, 3.5, and 5.2 GHz frequencies are 1.87, 1.95, and 3.82, respectively. The radiation pattern of the antenna is omnidirectional. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

宽带微带天线阵的研究与设计

微带天线具有轻的重量、较小的体积及散射截面等特点,可设计为无线电高度表的天线。采用组阵的方式把矩形贴片单元组成宽频带,高增益的阵列天线,增加基板厚度扩展频带,良好的多枝节阻抗匹配获得较大增益。应用此结构设计四元微带天线阵,中心频率为4．3 GHz ,带宽BW＞200 M Hz ,采用等幅并联馈电的方式,通过 HFSS进行仿真优化,仿真结果显示驻波比小于2,最大增益为11．3 dB ,3 dB波束宽度约为46°。实测结果为：驻波比小于2频带扩展到4．08～4．52 GHz ,最大增益为10．33 dB ,达到设计要求。该天线阵简单的结构,良好的特性可运用到小型飞行器高度表系统中。     

CPW 馈电的高隔离度一阻带 UWB-MIMO 天线设计

针对目前超宽带多输入多输出( ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线仍存在的尺寸大、端口隔离不 够高、抗干扰能力弱等缺陷,设计了一款使用共面波导馈电( coplanar waveguide feed,CPW) 馈电的小型化具有陷波特性的 UWB-MIMO 缝隙天线,通过将方形辐射贴片切角来拓宽带宽,两天线单元地板互联,并在天线单元间增加栅栏形解耦枝节来 提高天线的隔离度。 天线尺寸仅为 30 mm × 56 mm × 0. 8 mm。 此外,在方形辐射贴片上刻蚀了开口谐振环( split ring resonator,SSR)结构的 C 形槽,可滤除 WLAN 频段信号( 5. 15 ~ 5. 85 GHz)对 UWB 系统的干扰。 天线的实测结果表明,该天 线工作频段为 2. 73 ~ 10. 71 GHz,端口隔离度小于- 20 dB,包络相关系数 ECC< 0. 01。 实验结果表明该天线适用于 UWBMIMO 通信系统。