基于超表面的四波束贴片天线

本文提出了一种基于超表面的四波束贴片天线.该天线的辐射单元由4个蚀刻有开口矩形环缝隙的矩形贴片组成,超表面结构由三角形环组成的"箭头"形单元组成, 4个输入端口都采用同轴馈电.通过在矩形贴片上蚀刻开口矩形环缝隙改善了天线的阻抗匹配,同时,利用放置在辐射单元上方的单层超表面实现波束赋形.结果表明:天线的-10 dB阻抗带宽为5.31～6.24 GHz (0.93 GHz),在工作频段内天线的增益达到了7.55 dBi, 4个波束与+z方向之间的夹角为26°.     

具有高选择性的滤波天线设计

本文设计了一个具有高选择性的滤波天线.在基于1/4波长谐振器的二阶滤波器基础上,将末级谐振器用矩形贴片代替,并通过在馈线和矩形贴片之间引入一条新的耦合路径,使得滤波天线的增益通带两边产生两个辐射零点,有效地提高了天线的选择性,而且两个辐射零点的位置通过结构参数的调整可调.设计结果表明滤波天线工作在2.42 GHz,在反射系数<-10 dB的阻抗带宽为4.5%,在2.2 GHz和2.7 GHz处产生了两个辐射零点,有效地提高了选择性,而且该滤波天线具有低交叉极化的特性.     

一种基于多模谐振的宽带贴片天线设计

设计了一种基于多模谐振的宽带贴片天线.首先,通过在一个矩形贴片上蚀刻两条缝隙的方式,使天线同时工作在TM₁₀和反相TM₃₀两个正交的模式来展宽天线的带宽;其次,通过在辐射贴片左右两侧的顶角处蚀刻4个方形缝隙,改善天线低频处的阻抗匹配,有效激励起缝隙模式,进一步展宽天线的工作带宽;为了激励这3个工作模式,天线采用缝隙耦合馈电方式,同时在微带馈线的终端加载方形贴片,来改善天线的阻抗匹配.测量和仿真结果吻合良好,天线的工作频带为2.09 GHz～2.77 GHz,相对带宽为27.9%.天线实现了良好的宽边辐射,峰值增益达到了6.3 dBi.     

加载部分均匀覆盖层的Fabry-Perot 谐振腔天线设计

本文采用了部分均匀覆盖层,设计了一款新型的高增益Fabry-Perot谐振腔天线.该天线覆盖层采用部分均匀结构,划分为3×3个区域,不同区域内贴片的尺寸不尽相同.每个区域内包含5×5个矩形贴片,单元尺寸一致.由于各区域的贴片尺寸不同,使得部分反射层不同区域内的反射系数和透射系数也不同,从而改善了天线口径面上的幅度和相位的均匀度.仿真结果表明,天线的阻抗带宽(|S_(11)|-10 dB)为3.77%(5.72～5.94 GHz).在工作频率5.8 GHz处,天线的主交叉极化相差30 dB以上,增益达到19.9 dBi.     

一种具有5.8GHz WLAN深度抑制特性的超宽带全向天线

为超宽带室内定位系统设计了一种具有5.8 GHz WLAN深度抑制特性的超宽带单陷波全向天线.采用“倒箭头”形贴片作为辐射单元,在矩形地面上刻蚀矩形开路槽和直角三角形截断,获得了宽的阻抗带宽;在辐射贴片上刻蚀1个半波长C形槽,并在地面上刻蚀1个半波长RSCSRR槽对,实现了5.8 GHz WLAN信号的深度抑制.仿真结果表明,天线的阻抗带宽为3.10 GHz～10.60 GHz, 5.8 GHz陷波处的电压驻波比达7.59.实测的S₁₁曲线与驻波比曲线与仿真结果吻合良好,验证了陷波的有效性;4 GHz, 6.5 GHz, 9 GHz频点的实测方向图表明天线在整个超宽带频段内具有良好的辐射特性和全向性,满足超宽带室内定位系统天线的设计需求.     

一种全向环形缝隙阵列天线设计

提出了一种新型的全向平面缝隙阵列天线. 8对环形缝隙背靠背蚀刻于带状线两侧地板,作为辐射单元,并且通过中心导带串行馈电.通过在环形缝隙内部加载一对Y形缝隙枝节,提升单元辐射性能.为进一步拓宽工作带宽,提高增益,采用遗传算法(GA)对天线进行优化设计,根据设计结果加工制作了天线样品.测量结果表明,天线的阻抗带宽(|S₁₁|<-10 dB)为5.69%(5.64 GHz～5.97 GHz),峰值增益为9.68 dBi,水平方向最大增益变化小于0.5 dB,在工作频带内具有稳定的全向辐射性能.     

小型双频圆极化贴片天线

本文提出了一种新型的小型双频圆极化贴片天线.通过在矩形贴片各边加载矩形槽产生扰动,在2.45GHz和5.04GHz频段内实现了圆极化性能,并通过调节各矩形槽的长度,实现阻抗带宽与3dB轴比带宽的匹配.天线采用同轴馈电,尺寸为0.218λ_0×0.211λ_0×0.013λ_0(λ_0为2.45GHz的自由空间波长).实测结果表明:天线圆极化工作带宽为1.26%(2.445~2.476GHz),0.92%(5.013~5.059GHz),各频段内的峰值增益分别为1.25dBi和1.32dBi.实测与仿真结果基本一致.     

一种接地板开槽的小型化蝶形天线设计

本文设计了一个新型小型化蝶形微带天线,该天线采用微带馈线,通过优化辐射贴片和在接地板开槽的方法,减小了天线尺寸,最终所实现的天线尺寸为32mm×32mm,与传统蝶形天线相比尺寸减小23%.测量结果表明:天线S11-10dB的阻抗带宽能达到120 MHz(2.49GHz~2.61GHz).同时,天线最大增益为2.5dBi,可以应用于无线传输领域.     

一种宽带圆极化缝隙天线的研究与设计

设计了一种结构简单的宽带圆极化缝隙天线,由单层介质基板和两层金属构成,覆盖WiMAX、WLAN和5G通信的sub6 GHz频段。通过在方形缝隙拐角处分别添加两个矩形贴片和一个倒L枝节,实现宽带圆极化辐射。天线采用微带耦合馈电的方式,通过调整T形微带馈线的长度和矩形贴片的宽度,进一步展宽了天线的带宽。测试结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为1.91～7.14 GHz,轴比带宽为2.5～6.3 GHz,相对轴比带宽为86.4%,峰值增益在5.5 GHz处达到5.5 dBic。     

一种适用于无线通信系统的小型微带天线设计

目前无线通信中的天线设计需要满足通信终端日趋小型化的要求.本文提出了一种新型的适用于无线通信系统的小型微带天线.该天线同时采用贴片左右对称曲流和接地板蚀刻梳状缝隙两种小型化方法,使其尺寸大大减小.测试结果表明,该天线在回波损耗时的工作带宽可达到2.415GHz～2.47 GHz,同时具有较好的辐射增益,是一种具有很好理论参考意义与实用价值的微带天线.     

一种低交叉极化小口径超宽带天线的设计

在高精度近场法天线测量、平面波发生器应用等场合,工作频段通常受限于近场探头。为了克服开口波导探头的带宽限制,出现了基于Vivaldi天线的超宽带、小口径天线作为近场探头。然而,常见的Vivaldi天线是非对称结构,导致交叉极化性能较差。设计了一款低交叉极化小口径超宽带天线,采用5层对称结构改进了传统Vivaldi天线的非对称性,利用贝塞尔曲线设计渐变槽辐射结构、加载电阻和贴片以及刻蚀矩形斜槽,减小了交叉极化比和天线驻波,改善了天线辐射方向性图。该探头口径宽70 mm、长201 mm,在0.9～6 GHz频段内天线仿真所得交叉极化比优于40.9 dB,增益为-5.5～9.53 dBi,端口反射系数幅度低于-10 dB,其辐射方向性图在全频段不开裂、主波束指向不变。     

基于双谐振环超表面的双波束天线

本文提出了一种基于双谐振环超表面的双波束天线.天线由两个相同的印刷偶极子贴片和超表面构成,超表面单元为双谐振环.该天线通过加载超表面实现了波束成形和波束偏转;同时,通过在偶极子贴片辐射臂旁边加入一排短路过孔,抑制了旁瓣,增加了波束的偏斜角度,还使天线的波束宽度变窄.另外,在基板上加载2×2的双谐振环阵列,提高了天线的增益.结果表明,天线谐振频率在3.5 GHz,-10 dB带宽为0.93 GHz,最大辐射波束指向(φ,θ)=(±155°, 90°),增益可达到8.02 dBi.     

一种适用于WLAN的新型高隔离度双频双极化天线

本文设计了一种新型的适用于WLAN的双频双极化微带天线.该天线通过改变辐射贴片以及缝隙的尺寸,并在凸字形的辐射贴片夹角处开缝,以此来实现双频双极化特性.同时,通过改变馈线形状并在馈线上开U型缝隙,提高端口隔离度以及高频工作频带的带宽.利用电磁仿真软件HFSS对天线的结构参数进行仿真和优化.仿真结果表明:天线可以工作在2.36GHz和5.44GHz两个频率点,相对阻抗带宽分别为10.6%(2.21GHz~2.46GHz)、4.8%(5.31GHz~5.57GHz).两个频段增益最大值分别约为4dB,5dB.     

高阻抗电磁表面对贴片天线性能的影响

研究了高阻抗表面对矩形贴片天线及贴片天线阵列性能的影响.结果表明: 当高阻抗表面的金属盘与贴片天线形状相同、大小接近时,二者在天线的工作频率上发生谐振,可以大大增加天线的增益,本文中单贴片天线和双贴片天线阵列的增益分别增加了5.2 dB、4.5 dB.对于阵列天线,还可以利用高阻抗表面来抑制第一副瓣电平.理论模拟与实验结果基本一致.     

基于超表面的紧耦合阵列天线设计

设计了一种应用于WiMAX的紧耦合阵列天线。基于超表面解耦原理,设计了一种具有负介电常数和正磁导率的耶路撒冷十字超表面单元。在二单元紧耦合贴片天线上方加载5×6的超表面以减小单元间互耦,矩形贴片上刻蚀一个U形缝隙改善天线的阻抗匹配。阵列天线的尺寸仅为55 mm×74 mm×8.2 mm(0.64λ₀×0.86λ₀×0.10λ₀,λ₀为3.5 GHz时自由空间的波长),天线单元的间距(边到边的距离)为1.3 mm(0.015λ₀)。测量结果表明,阵列天线能够工作在WiMAX的3.5 GHz频段,-10 dB阻抗带宽为13.83%(3.23 GHz～3.71 GHz),-18 dB解耦带宽为10.34%(3.3 GHz～3.66 GHz),天线具有良好的辐射特性。     

频率可重构的单极子天线设计

本文设计了一种频率可重构的单极子天线.天线由一个阶梯型馈线、两个L型枝节和一个矩形接地板组成.两个理想开关加载在馈线与枝节之间,通过控制开关状态改变天线的表面电流分布,从而实现频率可重构.天线的尺寸为35mm×40mm.仿真和测量结果表明:该天线可以在两个单频模式(2.4GHz和5.2GHz)以及一个双频模式(2.4GHz/5.2GHz)之间切换.天线在不同模式下都具有稳定的辐射方向图.     

基于特征模分析的宽带全向天线设计

宽带全向天线在现代军事、无线通信等许多方面有着非常广泛的应用.本文设计了一款基于特征模分析的宽带全向天线,并给出了设计方案与仿真结果.通过特征模分析,对天线结构进行优化设计,改善天线的带宽和辐射特性.通过设置适当的馈源,激励天线的单极子特征模式,得到工作宽带宽并全向性良好的天线.数值仿真结果表明,该天线工作频段在5.35～6.05 GHz,反射系数为-16.38 dB,天线峰值增益为4.12 dBi,阻抗特性良好.     

面向5G无线通信的紧凑型高隔离度双频MIMO天线

设计了一种适用于5G无线通信的紧凑型高隔离度双频多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)缝隙天线.天线单元采用矩形环作为地,在其中嵌入2个大小不同,开口方向相反的六边形谐振环实现双频.将两天线单元正交放置形成二单元MIMO天线,为提升隔离度,在两天线单元环形地相接处刻蚀矩形缝隙进行解耦.仿真和测试结果表明,该天线可以工作在2.57 GHz～2.62 GHz和3.5 GHz～3.6 GHz频段,且在2个工作频段内隔离度均高于23.2 dB, ECC低于0.01,具有良好的辐射性能.     

一种基于CSRR结构的全向微带缝隙阵列天线设计

提出了一种新型的全向微带缝隙阵列天线,缝隙单元基于圆形互补开口谐振环(CSRR)结构.天线共有8个背靠背CSRR缝隙单元,分别蚀刻在带状线两侧接地板上,通过中心导带串行馈电.为了获得良好的全向性能,相邻CSRR缝隙单元开口朝向相反,并对天线结构进行扫参分析.设计了一款工作在5.8 GHz的水平全向缝隙阵列天线,仿真结果表明,天线的阻抗带宽(|S_(11)|-10 dB)为4.8%(5.69 GHz～5.97 GHz),最大增益为9.63 dBi,水平方向最大增益变化小于0.5 dB.     

差分高隔离MIMO天线的设计

本文设计了一种具有差分馈电的高隔离度四端口多输入多输出(MIMO)天线.天线的辐射单元由一个十字型贴片和一个方形环贴片两部分嵌套而成.天线两个贴片分别采用不同的馈电方式,十字型贴片采用微带转探针馈电;方形环贴片采用T型功分器和微带线的差分馈电网络馈电.天线中心频率均为2.42 GHz,带宽均大于45 MHz.为了改善天线的隔离度,在天线的端口之间增加了中和线.仿真结果显示,采用本文的设计方法,天线单元间的隔离度改善了12.1 dB,天线单元间的互耦在天线工作频段内均低于-25.6 dB.