弱场自解耦极近距离 MIMO 天线设计

为了抑制极近距离多输入多输出(MIMO)天线单元间的强耦合,提出了一种将 MIMO 天线单元的馈电位置邻近排布在 激励天线单元电磁场弱场区的解耦方法。 其中电磁场弱场区域主要通过改变微带天线的馈电结构产生。 为了满足项目特殊需 求,首先,设计了一款边到边距离为 1 mm(0. 011λ0 ,λ0 为中心频率 3. 5 GHz 时的自由空间波长)的二单元 MIMO 天线,仿真和 实测结果表明,相比参考天线,利用该解耦方法使 MIMO 天线在工作频段内的隔离度最大改善了 42 dB。 进一步地,将改进天线 单元沿 120°分布构成一款三单元 MIMO 天线,该天线边到边最小距离仍然为 1 mm。 实验结果显示在工作频段 3. 45~ 3. 55 GHz 范围内,单元间的耦合抑制大于 30 dB;在中心频率 3. 5 GHz 处,测试的最大隔离度为 52 dB,且各天线单元的反射系数不受影 响。 值得一提的是,所提出的解耦方法与传统方法相比,在减少互耦时不需要额外的解耦电路和结构,具有良好的应用前景。     

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。     

一种人工表面等离激元的小型化毫米波天线

设计了一款基于人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasma Polariton,SSPP)的小型化高效率定向辐射天线。在介质基板表面印刷了共面波导(CPW)、波矢匹配结构和SSPP 传输线三种结构,其中波矢匹配结构与共面波导部分相结合,更好地完成阻抗匹配。此外,因人工表面等离子体激元可以将电场约束在天线表面的凹槽中,所以能使天线达到高效的定向辐射。测试结果表明:该天线工作带宽为26~32 GHz,最大增益达到10.44 dB,平均效率为94.3%,可应用于5G高频领域。     

渐变宽度分形环宽带天线的设计与研究

针对现有天线结构过于单一、工作带宽较窄以及尺寸较大的问题,提出了一款适用于S、C、X、Ku和部分K波段的渐变宽度分形环宽带天线。该天线采用三阶圆环迭代层叠的分形结构作为辐射贴片,由微带线经阻抗变换后馈电,并采用缺陷接地结构作为接地板,有效改善了天线的阻抗匹配,实现了天线良好的多频和宽带特性。通过仿真模型和优化参数,天线的最终尺寸为34 mm×25 mm×1.6 mm,其相对带宽可达153.5%(2.63～20 GHz),增益为2.9～9.8 dBi。该天线结构紧凑、体积较小,且在工作频段内具有较好的全向性和稳定的增益,可以应用于各种宽频带通信系统中。天线的实测和仿真结果基本吻合,验证了天线设计的有效性。     

应用于5G的高隔离宽带MIMO手机天线设计

为满足5G移动通信的需求,文中设计了一款宽频带天线单元,并基于此分别提出了4×4和8×8多输入多输出(MIMO)手机天线。两个天线单元“背对背”紧密放置组成一个自去耦天线对,4×4 MIMO手机天线由两个天线对构成。天线结构简单、尺寸紧凑,可以覆盖3.3～6.6 GHz的工作频带,隔离度优于15.5 d B。在4×4 MIMO手机天线的基础上,保持天线单元结构不变,通过合理布局,将四个天线单元与天线对内的天线单元分别“背对面”放置构成8×8 MIMO手机天线。仿真和测试结果表明,该天线在3.4～6.1 GHz的工作频带内各天线单元间隔离度优于15 d B,满足实际工程需求,同时,文中分析讨论了单手持模式下的天线性能。