Flower‐shaped ultra‐wideband fractal antenna

A flower‐shaped ultra‐wideband fractal antenna is presented. It comprises a fourth iterative flower‐shaped radiator, asymmetrical stub‐loaded feeding line, and coplanar quarter elliptical ground planes. A wide operating band of 12.12 GHz (4.58‐16.7 GHz) for S ₁₁ ≤ ? 10 dB is achieved along with an overall antenna footprint of 15.7 × 11.4 mm². In addition, other desirable characteristics, that is, omnidirectional radiation patterns, peak gain upto 5 dB, and fidelity factor more than 75% are achieved. A good agreement exists between the simulation and measured results. The obtained results illustrate that this antenna has wide operating range and compact dimensions than available structures.     

Design and investigations on a compact,UWB, monopole antenna with reconfigurable band notches for 5.2/5.8 GHz WLAN and 5.5 GHz Wi‐MAX bands

This article represents a microstrip line–fed novel circular monopole antenna with ultra‐wideband (UWB) characteristics. The compact antenna provides reconfigurable notches at WLAN (5.2/5.8 GHz) and Wi‐MAX (5.5 GHz) frequency bands. The band rejection is achieved by etching an open‐ended L‐shaped slot in the ground plane, which effectively mitigates the interference between WLAN, Wi‐MAX, and UWB systems with an effective patch area of 36.26%. The proposed antenna operates from 3.05 to 12.11 GHz with VSWR 2 except at stopband (3.89‐5.93 GHz) to filter the WLAN and Wi‐MAX signals. The simulated return loss, gain, and radiation pattern of the proposed antenna has been experimentally verified with the fabricated one which holds a good agreement.     

基于物联网的智能室内定位送水系统设计

随着物联网技术的发展,机器人已广泛应用于生产和生活之中。自动送水机器人作为一种智能饮水系统,可应用于办公区域、医院、家庭等多种场所,智能化地为人类提供饮水服务。本文设计了一款智能室内定位送水系统,可以实现水杯定位、转向前行、自动添注水等功能。系统以UP Squared处理器为设计平台,扩展了UWB定位、Zigbee无线传输、陀螺仪、机械臂等功能模块。采用MPU6050 模块进行旋转角度感知,PID算法控制机器人旋转；基于电流磁效应和电磁感应定律感知水杯位置；采用超声波模块对出水口上升的高度和水杯中水位进行检测。通过实验测试了系统的定位、方向调整、测距、功耗等多项参数以及送水全过程,结果表明,系统具有定位准确、转向快速平稳和功耗低等特点,达到实际应用于室内智能定位送水的技术要求。     

用于矿山等极端环境中的高精度定位算法

高精度室内定位技术在矿山、建筑、施工等多种极端环境下都有需求。基于超宽带通信(Ultra Wideband,UWB)的室内定位技术能够提供较高的定位精度,但超宽带信号易受到障碍物的干扰,并且在类似矿山等极端环境中,障碍物不可避免。因此,超宽带非视线传输(Non-Line-of-Sight,NLoS)测距成为当前的一个研究热点。当前研究大多集中在识别和消除非视线传输对超宽带测距的影响上,实际应用中,大多数情形下超宽带信号根本无法穿透障碍物,会导致定位标签只能够与2个或1个信标节点通信,但完成三边定位至少需要3个信标节点。为此,提出了一种基于目标行为分析的定位算法,该算法能够在短时间内仅剩余一个信标节点与标签通信时,也可实现高精度定位。该算法以超宽带通信为基础,使用信号飞行时间(Time of Flight,TOF)算法测距并定位。通过分析信号正常时的目标运动轨迹来判断其速度和方向,当信号不正常时(可通信的信标节点减少),可利用预测的速度和方向参数来实现辅助定位。将该算法部署在一个基于超宽带定位的系统中进行了测试,结果表明:当能够与标签通信并完成TOF算法的信标节点数量少于3个时,基于NLoS传输识别和消除的算法无法完成定位,而基于目标行为分析的定位算法依然能够实现定位,在单信标节点区域的平均定位误差为0.93 m,最大误差为1.41 m,在2个信标节点测距的区域,平均定位误差为0.64 m,最大误差为1.2 m。     

基于UWB系统的井下车辆高精度定位研究

随着无线通信技术的进步,超宽带(UWB)技术从缩减硬件成本及定位精度的提升都有了大幅的进步,因此其在定位系统中的使用越来越多。通过研究适用于在井下巷道环境的高精度定位方法,研制出了一套适用于井下环境的超宽带无线车辆定位系统。试验结果显示,该系统定位精度高,对进一步实现井下的车辆无人自主导航具有非常大的支撑作用。     

一种新型的陷波天线

设计了一种新型的超宽带天线,具有小型化,2.0~10.6GHz的工作带宽及全向性的特点。基于该超宽带天线提出了一种新的实现陷波特性的方法,在天线的地板上添加一个近似半圆的谐振单元,该单元与辐射部分通过一个通孔相连,并且所加的结构对原始超宽带天线的其他特性影响很小。同时给出了该方法的等效电路。仿真与实测结构均表明该超宽带天线驻波比(VSWR)小于2的阻抗带宽是2.0~10.6GHz,天线在5.0~5.9GHz处有明显的陷波特性,很好的覆盖了无线局域网(WLAN)(5.125~5.85GHz)的工作频段。可以解决超宽带通信频段与WLAN间的电磁干扰问题,实现频谱兼容。     

一个紧凑的梯形领结无芯RFID标签的设计

提出了一种紧凑、低成本、可完全印制的缝隙加载领结型无芯射频识别标签的设计。标签由2个梯形金属贴片组成,2组谐振频率邻近的缝隙谐振器分别加载在2个贴片上。在不增加缝隙间相互耦合的前提下,标签在超宽带频段内容纳的数据位数提高了1倍,在35mm×33mm的合理尺寸内,12个缝隙谐振器对应12位数据。仿真给出了标签的雷达散射截面积曲线,实测是在双站天线配置下进行,在频域内测出了传输系数s21。实测和仿真结果一致,验证了本设计的合理性。该标签具有高数据位数和低成本,因其只需1个导电层,所以能被直接印刷在ID卡甚至纸张上。     

超宽带低温接收机后级低噪声放大器设计

设计了一种用于超宽频低温接收机后级放大的宽带低噪声放大器,并给出了仿真和测试结果。该低噪声放大器采用三个单片级联,并在级间加入了均衡和衰减网络对增益进行修正,使增益平坦度得到很大改善,同时对噪声等指标影响较小。最终实现的低噪声放大器在1～9GHz 频率范围内,常温噪声系数优于2dB,增益大于35dB,平坦度小于3.5dB,输入输出驻波比小于2.5,输出1dB 压缩点功率大于10dBm。     

基于折叠枝节加载多模谐振器的超宽带滤波器

针对超宽带滤波器的插入损耗和选择性问题,提出一种基于折叠枝节加载多模谐振器结构的超宽带滤波器。通过调节谐振器的阻抗比及电长度比,可以控制谐振频率。仿真与实验结果吻合良好,表明采用折叠枝节加载形式,可以使滤波器具有低插入损耗和良好的选择性。通带范围在2.9~10.7 GHz,带内插入损耗优于1 d B,实现相对带宽114%。     

基于双本振同步Nyguist折叠接收机的多分量LFM信号检测及参数估计

Nyquist折叠接收机(NYFR)为一种新颖的超宽带接收机结构,它可以利用单片ADC实现超宽带范围内信号的采集,而同步Nyquist折叠接收机(SNYFR)为其一种改进结构.该文在此基础上提出一种新的基于双本振方案的SNYFR结构,推导了多分量LFM输入下的数学模型.并基于此结构,提出一种基于正弦调频匹配(SFMM)与分数阶域折叠补偿相结合的多分量LFM信号奈奎斯特区域(NZ)判定与参数估计算法,克服了单本振SNYFR结构处理多分量LFM输入时的困难,提高了NZ判定及参数估计的抗噪声性能.计算机仿真表明,该文算法可以有效地对多分量LFM信号进行检测并实现各分量参数的高精度估计.