基于石墨烯的波束可重构太赫兹天线

设计了一种工作在太赫兹(THz)频率下的微带八木(QYU)天线.该天线由金属微带传输线、金属反射器、金属半圆形辐射贴片和三组单分子层-石墨烯-贴片导向器组成.由于石墨烯的电导率可电调谐特性,可以通过调整施加在石墨烯导向器上的偏置电压来动态调控天线的辐射方向.通过对天线的基本性能和可调特性系统地模拟和优化,数值结果表明,通过改变加在石墨烯导向器的偏压,天线的主辐射波瓣角φ(方位角)可以在30°-150°的范围内进行扫描,并且具有非常快的调制速度和非常低的回波损耗.该天线非常适合于相控阵雷达等THz波束可重构应用。     

馈电相位可调极化可重构微带贴片天线

设计了一种相位可调的极化可重构微带贴片天线.该天线采用双馈电方式工作,通过改变馈电网络中4个单刀双掷开关的导通状态在两个馈电点形成不同的相位差,从而实现左旋圆极化、右旋圆极化以及线极化之间的切换.实验结果与理论分析和仿真结果相吻合,天线实现了良好的极化重构能力.特别是不同极化状态下,天线工作频率具有良好的一致性.     

一种基于电调移相器的可重构天线

设计并实现了一种基于反射式移相器的极化可重构天线。该天线使用一对交叉摆放的领结型振子作为辐射单元,并在馈电网络中通过两路移相器调整双馈端口间的相位差实现线极化、左旋圆极化和右旋圆极化模式之间的切换。通过加载匹配枝节的方法扩展了反射式移相器的移相范围,提高了移相器的移相精度,降低了天线圆极化模式带内的轴比。所设计天线的中心频率为5.4 GHz,在线极化模式下10 dB 阻抗带宽为990 MHz,在圆极化模式下10 dB 阻抗带宽分别为760 MHz 和850 MHz,3 dB 轴比带宽分别为510 MHz和480 MHz。该天线在频带内具有稳定的波束方向图,其平均增益为5.3 dB,并且具有27 dB 的主极化-交叉极化隔离。最终的实测结果与仿真结果基本一致,表明该天线具有良好的性能。     

频率可重构超宽带天线研究

超宽带天线和可重构天线是当今天线领域研究的热点。将可重构天线技术应用到超宽带天线设计中,讨论了频率可重构超宽带天线的设计思路。以印刷单极子椭圆天线为原型,给出了两个可重构天线的具体结构,并对天线进行了可重构带阻设计,避免与相关频段之间的干扰。仿真结果表明:重构后天线Ⅱ的低频获得了扩展,其相对尺寸的长和宽分别减小到最大工作波长的0.116倍和0.087倍,工作频段为0.174~10.9GHz,可重构阻带为5.1~5.95GHz,带宽比可高达62:1.     

面向多场景电磁伪装的可重构石墨烯超表面研究

文中提出了基于石墨烯超表面的可重构二面角形伪装平台和柔性伪装毯,通过控制石墨烯超表面单元的费米能级,将目标的电磁散射特性融入背景环境,使得敌方难以将目标与背景分离. 具体而言,对于加载了该石墨烯超表面的目标,当其处于较为平坦背景上能够有效模拟准镜像反射,当其处于高粗糙度背景下能实现漫散射的效果,而当其处于粗糙度小于目标物理尺寸的低粗糙度背景中,则能够呈现出部分镜像反射和部分随机漫散射的电磁散射特征. 本文提出的面向多场景电磁伪装的可重构石墨烯超表面为陆基电磁伪装的动态调控设计提供了一种新的思路.     

一种基于AFSS的可重构天线设计

针对5G智能天线双频工作,提出一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface, AFSS）的可重构天线,该天线由蝶形频率可重构馈源和八棱柱形AFSS构成,馈源采用的是共面波导方式馈电的蝶形单极子. AFSS由对称弯钩状缝隙的周期结构构成,通过PIN二极管进行加载,使得AFSS能够在3.4～3.6 GHz和4.8～5.0 GHz两个5G频段互为反射模式和透射模式. 利用AFSS对馈源天线激励的电磁波进行空间调控,可实现两个频段的全向和定向波束的切换,也可实现水平面波束扫描. 根据仿真设计的天线模型进行设计加工和实际测试,结果表明:该天线的工作频段可以覆盖以上两个频段,低频定向波束增益为7.6 dBi,高频定向波束增益为8.6 dBi;并且能实现高/低频双波段切换、全向/定向波束切换和水平面内360°波束扫描功能. 该天线具有波束切换灵活、功耗低、造价低等特点,在新一代无线通信系统中具有一定的应用价值.     

一种高增益的可重构广角天线研制

文章提出一种新型的形似"大"字的高增益、方向图可重构广角天线,研究了天线的重构机理,天线E面和H面的3dB角宽分别达到120°和115°,并同时保持7dB的高增益。本文制作和测试了2.4GHz的天线模型,测量结果与仿真值吻合良好,证明了天线结构的有效性并实现了方向图的可重构。     

一种方向图可重构印刷振子天线的设计

为了在同一副天线上实现定向和全向方向图,提出了一种方向图可重构印刷振子天线。通过控制开关的状态,天线实现单极子和带反射器的偶极子两种工作方式,分别实现全向和定向方向图。用Ansoft HFSS软件对天线尺寸进行了分析和优化。根据仿真结果对于所提出的天线进行了制作和测试,并给出了测试结果。测试结果表明:开关断开时,天线带宽为2.09～2.44GHz;开关闭合时,天线带宽为2.64～2.94GHz。     

可重构电磁超表面及其应用研究进展

可重构电磁超表面是电磁超表面领域广受关注的热点方向。将可控器件/材料引入超表面设计,可重构超表面的电磁调控性能可以实时灵活动态控制。这极大丰富了超表面的功能,有力推动了超表面由理论设计向工程应用突破。近年来该团队持续关注电磁超表面的最新发展,围绕微波频段的可重构超表面,从理论、技术与应用3个层面开展探索研究。该文首先梳...     

Reconfigurable Microstrip Patch Antenna with Switchable Polarization

A novel reconfigurable microstrip patch antenna with frequency and polarization diversities is proposed. A U‐slot is incorporated into a square patch, and a PIN diode is utilized to switch the slot on and off, which realizes the frequency diversity characteristic. The polarization diversities among linear polarization (LP), right‐hand circular polarization (RHCP), and left‐hand circular polarization (LHCP) are also obtained by switching three PIN diodes on the slot and the truncating corners of a square patch on and off. The antenna design and experimental results are presented.     

左/右旋圆极化可重构微带天线

设计了一种左/右旋圆极化可重构的微带天线。在矩形微带贴片的两条边上增加枝节,贴片与枝节通过PIN 二极管开关连接,通过控制PIN 二极管的通断来改变正交模式的相位差,使天线在同一个馈电点上可实现左旋圆极化（LHCP）和右旋圆极化（RHCP）的重构。该天线在（2800±10）MHz 的频率范围内驻波比小于2,轴比小于3dB。仿真结果与测试结果均验证了该方案的可行性。     

边射波束和锥状波束可重构的微带贴片天线

本文提出了一种边射波束和锥状波束可重构的新型微带贴片天线,该天线在锥状波束模式下具有圆度较好、锥角可设计的优点。首先,在贴片的中间引入一排短路孔,当短路孔两侧的探针反相馈电时,贴片上两侧电流同向,辐射边射波束;而当两个探针同相馈电时,贴片上两侧电流反向,辐射锥状波束。接着,对短路排孔与贴片边缘之间的间距进行了优化设计,调整电流分布,从而改善锥状波束在方位面上的圆度。最后,在贴片的对角线上额外引入了四个短路孔,通过控制其位置和大小来调节固定频率下贴片的尺寸,从而设计出不同锥角的锥状波束。通过全波仿真,设计了三个边射波束和锥状波束可切换的贴片,锥状波束的锥角分别为55°、50°和45°,均具有较好的圆度。     

一种频率可重构微带天线的快速优化设计方法

该文针对目前频率可重构微带天线的优化设计常依赖于反复实验的现状,提出了一种快速有效的频率可重构微带天线优化设计方法,该方法将新型量子遗传算法与通用的空域矩量法结合,在计算阻抗矩阵时利用了直接矩阵操作技术,大大节约了计算时间。利用该方法,优化出一副可工作在十个甚至更多的窄频段的变频圆柱共形可重构微带天线,优化结果与相关软件结果的比较显示了该文方法的正确性及高效性。     

适用于3GPP信道的可重构天线设计

针对密集用户区高效宽带覆盖核心应用的电磁环境和业务需求,利用开关选择电路和表面贴装技术,设计了支持选择功能的两单元天线系统.该天线系统能完全覆盖UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)频段.通过对两天线系统方向图的测试,证明了两单元天线在空间能保持基本互补,且具有...     

唯相位方法实现方向图可重构阵列天线

使用唯相位方法设计方向图可重构天线,对阵列的激励电流幅度和相位同时进行优化,得到一组电流幅度值,使它适用于多种形状的方向图,同时得到与每种方向图对应的相位值。优化算法选用实数编码的遗传算法。为了把设计结果应用于实践,文中还对电流幅度的分布进行了一定的限制,设计出了具有2种工作状态的方向图可重构天线,最后给出了仿真结果,结果表明,文中讨论的方法在设计方向图可重构天线方面是有效的。     

5G天线对典型强电磁脉冲响应的对比分析

针对强电磁脉冲环境对5G通信系统的威胁,以5G天线为例,研究了典型电磁脉冲经天线口面耦合进入天线端口的电磁脉冲能量大小。利用电磁仿真软件分析了微带天线单元在高空核爆电磁脉冲、高功率微波以及超宽带电磁脉冲环境下天线馈电端口处感应的瞬态电压的时域和频域特性。仿真结果表明:高功率微波和超宽带电磁脉冲在天线单元馈电端口的感应电压较大,极易干扰甚至毁伤5G通信系统的射频后端。     

一种具有陷波特性的多模态频率可重构UWB天线

为了应对在超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)系统中频率可重构天线尺寸偏大、模式单一等问题,提出了一种具有陷波特性的多模态频率可重构UWB天线。该天线通过在圆形单极子的辐射贴片上添加T型枝节和刻蚀I型槽、倒U型槽,以获得UWB覆盖范围为2.7～11.6 GHz的宽阻抗带宽,并产生四个陷波带。仿真与实测表明：控制PIN二极管的偏置状态,可以实现单频段、双频段、三频段、四频段和五频段共五种频段下八种工作模式的多模态切换。此天线大小为16 mm×19 mm,较传统单极子天线体积减小了40%以上,实现了小型化。天线的最大增益为4.13 dBi,具有良好的辐射特性。     

新型可重构临近耦合偶极子天线阵

提出了一种可重构的临近耦合印刷偶极子天线阵。其通过控制每个振子的间距和振子偏移中心馈线的距离实现方向图的改变,提出的可重构天线阵,将形成不同方向图的偶极子天线阵嵌套排布,并通过pin管开关切换不同的偶极子辐射单元组,从而实现天线方向图的重构,改变天线的最大辐射方向。仿真结果表明在9.8 GHz的中心频点上,该天线可实现最大辐射方向在0°和40°上切换:波束指向为0°方向时,最大增益为12 dBi;为40°时,最大增益为8.7 dBi,两种工作状态下天线输入端s11均优于-30 dB,匹配良好。