开槽式六边形多频带高增益微带天线仿真

随着无线通信技术的发展,小型化、多频带微带贴片天线在无线通信中得到了广泛应用。文章设计了一种六边形多频带微带天线,采用同轴线馈电,在六边形贴片的每个顶点内侧进行120°的开槽。通过调整贴片开槽的几何形状和尺寸,能够有效地获得三种不同的谐振模式,可应用于L波段和C波段。用仿真软件CST对该种天线进行仿真及分析,其结果表明,在工作频段均满足增益G≥6 dbi,回波损耗S₁₁<-10 dB。该天线具有结构简单、体积小、增益良好的特点,适用于通信中WiFi频段。     

一种应用于5G毫米波通信的双极化有源相控阵模组

针对5G毫米波通信,研制了一种双极化有源相控阵天线模组。厚度为2 mm的多层PCB正面印制阵列天线,在其背面集成多通道波束成形芯片,通过中间层实现天线与芯片的互连以及供电、控制等。测试结果表明,研制的板状4×4双极化相控阵模组在E面和H面均实现了不小于±40度的波束扫描范围（不大于3 dB的电平下降）和低于-18 dB的归一化交叉极化电平,在24～27.5 GHz的频率范围内实现了V极化和H极化分别为42.6～45.7 dBm和43.5～46.1 dBm的等效全向辐射功率（EIRP）。     

基于超像素暗通道和自动色阶优化的图像去雾算法

针对暗通道先验(dark channel prior, DCP)复原图像中的光晕现象、明亮区域色彩失真、环境光估计不准确等问题,提出了基于超像素暗通道和自动色阶优化的单幅图像去雾算法。首先,由改进的White Patch Retinex算法增强图像并计算精确环境光。接着,在传统暗通道去雾算法中引入超像素图像分割和引导滤波算法,使透射率估计的稳健性与精确性得以提升。然后,采用自适应容差对明亮区域的透射率进行补偿,有效抑制明亮区域色彩失真问题。最后,以自动色阶优化算法提高图像对比度。将本文去雾算法与其他算法从主观和客观两个维度进行比较,实验结果表明：采用不同算法对不同浓度的自然雾图进行对比实验,信息熵提高0.2 bit,峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)提高0.8 dB,运行效率提高。该算法对不同浓度含雾图像具有良好的适应性,复原图像色彩真实、纹理清晰、细节丰富,去雾效果良好。     

差分无源器件的设计

在现代无线通信系统中,差分电路相比单端电路而言具有更强的抗干扰能力,因此受到了国内外学者的广泛关注。文章介绍了混合模散射参数、差分器件设计中常用的微带线和缝隙线及两种传输线之间的相互转化,并介绍了基于微带线和缝隙线转换结构的两种全差分带通滤波器。两种滤波器分别实现了多频段和宽带的差模传输特性以及宽带的共模抑制特性。文章还给出了差分耦合器、差分功分器和差分天线等差分器件的设计。仿真与实测结果吻合较好,验证了设计方法的正确性。     

面向方向图保形的共口径基站天线去耦技术

为了节省基站天线所占空间资源,降低其运营成本,现代移动通信需要将多个天线阵列紧密地排列在一起,构成多频共口径基站天线。多天线的紧密排列势必造成天线间强烈的耦合,不仅使得天线阻抗失配、隔离度变差,同时也造成辐射方向图的严重变形。因此,近年来多频共口径基站天线的去耦成为工业界和学术界研究的热点,早期的去耦技术主要是面向改善天线的阻抗匹配和隔离度,而对面向方向图保形的去耦技术研究相对较少。文章在简要介绍面向方向图保形的基站天线去耦技术的研究现状的基础上,重点阐述了褚庆昕教授天线射频团队基于感应电流抵消、耦合场抵消和辐射阻断等原理,提出的几种新型的去耦技术。这些技术不仅可以有效地改善基站天线的阻抗匹配和隔离,更重要的是很好地实现了天线方向图保形。仿真和测试结果验证了原理的正确性和设计的可行性。一些技术已被用于5G基站天线产品。     

基于改进的GABP算法优化5G天线阵列

为了加快天线建模速度,针对现有天线设计软件天线参数优化速度过慢问题进行了建模研究。首先通过几种常用的启发式算法优化后的多层前馈（Back propagation,BP）神经网络对天线参数进行优化比较,并对其中最优的算法遗传算法优化BP（Genetic algorithm BP,GABP）神经网络算法进行深度改进。其次采用自适应算法和模拟退火算法优化算法对GABP进行优化。最终通过模拟试验验证出自适应GABP算法对于天线参数优化的误差最小。该研究为天线设计软件中天线优化方法提供了一种误差较小的新方法,拥有更高的预测准确度,拟合速度也大大提升。实验对比证明了该算法的可行性。     

ESPAR array design for the UHF RFID wireless sensor communication system

In this paper, in order to improve the received signal strength (RSS) and signal quality, three arrays of electronically steerable parasitic array radiator (ESPAR) antennas are suggested for the ultra-high frequency (UHF) radio frequency identification (RFID) communication and sensing system applications. Instead of the single antenna, the array antennas have recently been widely used in many communication systems because of their peak gains, better radiation patterns, and higher radiation efficiency. Also, there are some important issues to use the antenna array like high data rates in wireless communication systems and to better understand the many targets or sensors. In this article, a wireless sensor network (WSN) is being investigated to overcome multipath fading and interference by antenna nulling technology that can be achieved through beam control ESPAR array antennas. The proposed ESPAR array antennas exhibit higher gains like 9.63, 10.2, and 12 dBi and proper radiation patterns from one array to another. Moreover, we investigate the mutual coupling effect on the performance of array antennas with different spacing (0.5λ, 0.75λ, λ) and configurations. It is found that the worst mutual coupling reduced by −28 to −34 dB for 2 × 2 array, −3 to −43 dB for 2 × 3 array, and finally −42 dB to −51 dB due to the antenna spacing from 0.5λ to λ. Thus, these suggested antennas could effectively be applied in the WSN communication systems, internet of things (IoT) networks, and massive wireless and backscatter communication systems.     

基于石墨烯超表面天线的太赫兹动态相位调控及波束扫描

太赫兹波频段介于毫米波和红外光之间,具有诸多优异特性,太赫兹天线更是太赫兹通信、雷达和成像等应用系统中的核心元器件。然而,目前报道的太赫兹天线均无法满足较大动态范围的相位扫描、高效率辐射和大偏转角度的需求。该文设计了 3 种石墨烯太赫兹天线,最小尺寸为 5 μm,并对其辐射效率和相位调控特性进行研究,进而提出具有双共振模式的石墨烯-金属太赫兹超表面天线,缓解了传统的基于单共振模式的相位动态调控范围和辐射效率之间的矛盾,实现了 0～360°的动态相位调控,且辐射效率高于 20%。该研究采用微加工工艺进行样品加工,通过改变栅极电压,在实验上获得了 1.03 THz 的太赫兹动态相位调控,反射率高于 23%,与仿真结果基本吻合。在此基础上,该文基于连续相位编码设计了石墨烯超表面相控阵天线,理论上实现了太赫兹波束在－25°～25°范围内的实时波束偏转。该文为解决超表面相控阵天线的相位动态调控范围小、辐射效率低等难题提供了新的研究思路。     

终端近场通信天线研究北大核心CSCD

近场通信(NFC)已成为无线终端的标配功能,工作范围小、抗干扰性和安全性较高的特性使其被广泛应用于终端的移动支付和虚拟卡片等领域。由于近场天线产生的感应磁场会在临近的金属上耦合出反向涡流,并且金属屏蔽物覆盖会降低收发天线间的磁场耦合,紧凑终端中的电池、主板、外壳等金属元件将大幅影响NFC天线性能。本文从近场通信的历史、标准、系统结构出发,以终端NFC天线工作环境中的金属覆盖情况作为分类依据,对终端近场通信天线的研究进展进行了简要介绍。     

NIM反射试验场电性能评估核心技术研究

评测中国计量科学研究院(NIM)新建反射试验场测试装置的准确性,需要足够准确的基准值。通过分析对比矩量法模型与实测模型,设计制作了一种小馈源偶极子天线,根据矩量法准确性与收发天线间距无关这一特性的近场法,分析了近场法在实测中的误差缩减效应,然后据此验证了基准值的准确性(在30 MHz~1 GHz频段24个典型频率点的场地插入损耗偏差小于0.22 dB,相当于天线系数误差小于0.11 dB)。在30 MHz~1 GHz频段10 m距离条件下对NIM新建测试装置的评测结果为:在24个典型频点,水平极化时偏差小于0.26 dB,垂直极化时偏差小于0.34 dB;在频率间隔1 MHz的扫频范围内,垂直极化时偏差小于0.6 dB。