微带天线小型化技术

随着科学技术的飞速进步和应用需求的无限扩展 ,微带天线小型化成为当前国内外研究热点。文章概述了微带天线小型化研究的现实意义 ,重点剖析目前微带天线小型化所采用的主要措施及各自的优缺点 ,并介绍了分析设计方法     

小型化高温超导微带天线研究

利用“阶梯阻抗”变换设计了一种小型化微带天线，采用在ＬａＡｌＯ３基片上外延生长的ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ（ＹＢＣＯ）薄膜制作成功小型化高温超导微带天线，其效率是相同结构金天线的９．１９倍。     

一种2.4GHz小型化微带天线

设计了一种新型小型宽频带微带天线。通过在贴片和地板上”开槽”形成特殊形状的方法,达到小型化和宽频带的目的。仿真结果表明,在中心频率2．4GHz时,相对带宽为15％,与原始的理论值相比较,小型化后的天线尺寸缩小了33％。     

新型小型化圆极化微带天线

本文介绍一种新颖的单馈点圆极化矩形微带天线，它利用新型磁性材料基片和开槽设计实现了小型化。文中基于时域有限差分法分析，给出了矩形贴片中心槽和边槽不同尺寸对天线输入阻抗和反射系数的影响，并得出其设计原则，同时给出了实验天线的测试结果。实验天线的圆极化轴比带宽（小于3dB)约为3.5%，而阻抗带宽（驻波比小于2）达12.6%，约为常规设计的5.5倍，而其尺寸比常规矩形微带天线减小了40％以上。可见这种设计可以满足一些实际应用（如GPS天线）的需要。     

双频圆极化微带天线小型化设计

研究了一种单馈条件下双频圆极化微带天线的设计方法,通过开槽的方式实现了小型化,采用辐射边加载实现了阻抗带宽的展宽,采用电磁仿真软件HFSS进行了仿真,得到了天线的VSWR、AR以及增益等指标,对这些指标进行分析后,证明了该天线设计方法的可行性与正确性。     

适用于WiMAX的小型化微带天线设计

设计了一种加载U型缝的小型化分形结构微带天线。该天线应用Giuseppe Peano分形理论和U型缝加载技术,延长电流的有效路径,从而降低天线的谐振频率,实现天线小型化,同时采用空气作为介质层,减小天线的Q值,增加天线带宽。通过使用HFSS对天线进行仿真优化,得到了天线尺寸参数。仿真结果表明,天线的相对带宽为6%(3.47～3.71 GHz),最大增益可达2.91 dBi,整体辐射性能良好。天线贴片尺寸仅为14 mm×14 mm,相比于普通微带天线,面积缩减了59%。该天线结构简单,尺寸小,能较好地适用于WiMAX通信。     

应用于WLAN的小型化双频微带天线设计

设计一种中心频率分别为2.43GHz和5.24GHz的小型化双频微带天线,在反射系数S11-10dB条件下,带宽分别为63MHz和105MHz,基本覆盖了2.4GHz的ISM波段(2.4GHz-2.4835GHz)和5.25GHz的ISM波段(5.15GHz-5.35GHz)。通过在矩形辐射贴片开槽来实现天线的小型化和双频工作,并分析了槽对天线S11的影响。辐射贴片尺寸为16mm×25mm,天线整体性能良好,适合应用于无线局域网(WLAN)通信终端。     

一种小型化宽带圆极化微带天线的设计

设计并加工了一种采用同轴背馈方式馈电的小型化宽带圆极化微带天线。针对单点馈电微带天线轴比带宽窄的问题,通过增加馈电网络对天线辐射贴片进行双点馈电以展宽轴比带宽,得到了良好的效果。馈电网络根据带状线理论设计,利用U形接地板巧妙地实现了宽带天线的结构小型化。通过对辐射贴片的双点馈电获得了令人满意的电压驻波比带宽和良好的圆极化性能。通过仿真和实际测试表明,该天线VSWR≤2的带宽达到了30％,3dB圆极化带宽约为26％,同时频带内天线的增益达到4dB。     

缺陷地结构在微带天线小型化中的应用

给出一种利用缺陷地结构实现天线小型化的方法,将缺陷地结构用于微带天线小型化的设计中,并对缺陷结构的尺寸与天线小型化的效果进行了分析。采用Ansoft HFSS进行仿真,在谐振频率为2.45 GHz的微带贴片天线的介质板上引入一种新型缺陷地结构,比较加入缺陷地结构前后天线的各项参数。其结果表明,该结构在保证天线性能的情况下,天线体积减小了30%以上。     

一种新型的小型化微带天线的分析与设计

分析并设计了一种能显著减小微带天线尺寸的形式--地板卷边上折的微带天线,并采用仿真软件HFSS分析了地板上折对微带天线的输入阻抗及谐振频率的影响,最后设计出了一副采用该形式的中心工作频率为2.45 GHz的小尺寸微带天线.通过对设计方案进行实物制作和测试,天线的测试结果与其仿真结果相吻合.     

宽频化与小型化微带天线的研究与设计

以微带天线技术为基础,以工作于ISM频段微带贴片天线为例,采用Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS,对不同介电常数、不同介质板厚度、矩形贴片开槽开缝、加载寄生贴片等微带贴片天线进行了仿真。通过数值分析,阐述了介电常数、基板厚度、贴片开槽、寄生贴片等因素对微带贴片天线尺寸和频带宽度的影响。仿真结果表明,设计能够实现两种性能的天线结果,天线的宽度达到36%。天线的尺寸缩小了34.2%。     

一种新型小型化微带天线的全波分析

本文介绍了一种新颖的小型化微带天线.利用在贴片上面开一个C型缝隙,使得谐振频率明显降低,尺寸仅是传统的半波长微带天线的33%,阻抗带宽略有增加,并且加工相对简单.利用时域有限差分法(FDTD)对这种天线进行了较为全面的理论分析,给出了输入端反射损耗特性和辐射特性.同时给出了矩量法(MoM)分析结果和测量结果,具有较好的一致性.此种天线可应用于对天线尺寸有严格限制的场合.     

小型化宽带蝶形微带天线的设计与仿真

传统形式上的微带贴片天线虽具有体积小、重量轻的特点,但窄带特性却制约了其工程应用的范围。在对曲边蝶形天线结构和特性理论分析的基础上,使用Ansoft公司的HFSS三维电磁场软件对其进行建模仿真,最终优化得出了在0.8～3.0GHz宽频带范围内都具有良好的辐射特性,且在工作带宽内VSWR<1.5的曲边蝶形微带天线,在小型化的基础上实现了微带天线的宽频带特性。     

一种新型小型化微带天线的分析与设计

针对传统微带天线低频端尺寸较大的缺点,设计了一种新型微带天线结构,即通过采用在传统微带天线贴片下方挖出凹槽,将辐射板放入凹槽中的办法,设计了一副小型化微带天线。与普通微带天线相比,新型天线谐振频率降低了870MHz,阻抗带宽从原来的170MHz增至560MHz,且天线在整个工作频段内具有良好辐射特性,从而验证了该设计方案的正确性。     

分形吸波体设计及其在微带天线中的应用

基于Hilbert分形结构,设计了一种小型化、超薄、高吸波率以及无表面损耗层的超材料吸波体,该吸波体单元尺寸仅为0.071λ,厚度约0.02λ,吸波率达99.3％.将该吸波体与普通微带天线共形设计,制备了一种新型超材料天线.与初始天线相比,新天线的单站和双站带内雷达散射截面都有明显减缩,最大减缩达到7.2 dB,且天线辐射性能保持不变,证实了该吸波体具有良好的吸波效果.仿真和实测结果吻合得很好,表明该吸波体可以应用于微带天线的带内隐身.     

分形天线--一种新颖的天线小型化技术及其应用

分形几何具有重要的特性，即自相似性和分数维，可以成功的应用于天线的设计。本文主要介绍了分形的基本概念，并对典型的分形天线及其小型化原理进行了简要介绍。     

一种基于超材料的小型化宽带微带天线

分别将创新设计的“四方形”超材料单元和周期条形缝隙蚀刻在普通微带天线的辐射贴片和接地板上,设计了工作在3.67~14.17 GHz 的一种小型化宽带高增益微带天线。与原始的天线相比,新型天线的谐振中心频率降低了44.8%,相对带宽从2.7%扩展到243.1%,同时保持了良好的增益。实物测试结果与仿真结果吻合较好。因为超材料的左手传输特性影响了微带天线介质基板的等效媒质参数,导致天线的辐射场主要集中在水平方向,而不是传统的微带天线的垂直方向。     

手持RFID读写器微带天线的小型化设计

RFID读写器天线的小型化一直是研究的热点之一,利用HFSS进行了一款手持RFID读写器天线的设计。通过在微带天线的贴片以及在接地板上开槽,同时在贴片上面加载高介电常数介质基片的技术,设计出了一款小型紧凑的RFID矩形微带天线。它的尺寸仅为传统微带天线的68%左右,10dB回波损耗阻抗带宽50MHz,该天线能满足RFID系统的需求。     

新型小型化双频RFID微带天线设计

针对当前读写器天线存在尺寸较大、设计成本较高的问题,设计了一款适用于UHF频段和ISM频段的小型化双频单层手持读写器天线。天线采用FR4介质层,首先在辐射贴片中间开正方形槽并在辐射贴片上分别开四边狭缝和四角狭缝,实现天线的双频和小型化,然后对天线结构中的各个参数进行仿真分析,最终确定天线各个参数取值,并制作出实物进行测试。测试结果表明,天线工作频段为910～938 MHz和2.42～2.48 GHz,阻抗带宽分别为28 MHz和60 MHz,最大增益分别为-1.68 dB和-2.67 dB,所以本文设计天线符合UHF频段和ISM频段的要求。天线的尺寸为72 mm×72 mm×3 mm,与其他同类型天线相比体积更小,且采用单层设计,使设计成本有所降低。     

基于分形的吸波材料及其在微带天线中的应用

在方形贴片完美吸波材料的基础上,通过Minkowski分形和开槽,设计了一种新型完美吸波材料,并分析了其吸波原理.将该材料加载于微带天线,用于减缩天线带内雷达散射截面(RCS).仿真结果表明,相比于方形贴片吸波材料,设计材料的谐振频率下降了8.6％,最大吸波率达99.97％.加载该材料后,天线的辐射性能没有降低,而其带内RCS得到有效减缩.实测结果与仿真结果较为吻合,表明了该材料可以用于微带天线的带内隐身.