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     

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。     

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。     

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％。     

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。     

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%。     

基于LTCC超材料基板的小型化V波段毫米波微带天线设计

本文介绍了一种基于LTCC超材料（metamaterials）基板的小型化V波段毫米波微带天线设计。通过HFSS仿真软件获得LTCC超材料基板的S参数,使用改进的S参数提取方法获得材料的等效介电常数和磁导率。利用LTCC超材料替代普通介质基板,实现了毫米波微带天线的小型化,并与常规介质基板天线的性能进行了对比。     

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。     

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.     

各向异性衬底上的高温超导(HTS)微带天线

分析了各向异性衬底上的高温超导微带天线特性.选取两种典型的高温超导各向异性介质--GaNdAlO3和SrLaAlO4作为高温超导微带天线的衬底,采用各向异性媒质中的谱域矩量法,对微带天线的输入阻抗和辐射效率进行了计算.计算和分析结果表明,高温超导衬底的各向异性特性会影响高温超导微带天线的性能,而且这种影响因衬底而异,同时,衬底特性随温度的变化也将影响天线的性能.     

高温超导体非线性特性对微带天线性能的影响

主要研究了高温超导(HTS)薄膜非线性特性对微带天线性能的影响。首先介绍了高温超导薄膜的非线性特性现象，以及产生该现象的可能的机理，在此基础上以矩形微带贴片天线为例，采用谱域矩量法对微带天线的辐射效率和输入阻抗进行了计算。结果表明输入功率增大到一定值时，将使天线的辐射效率下降，而且输入功率对输入阻抗也有一定的影响。     

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.     

基于时域有限差分法的口径耦合微带天线的研究

借助于时域有限差分法对口径耦合微带天线进行了分析论述。分别讨论了贴片长度、宽度及耦合缝隙的长度、宽度对天线谐振频率和谐振电阻的影响,提出了在天线贴片周围加销钉的天线模型,以抑制表面波。在FDTD分析方法的基础上,构造出两个特殊盒子来计算远区辐射场。用所提出的模型和分析方法对Ku波段12GHz口径耦合微带天线进行了扫描研究,为实际应用提供了有一定参考意义的图形及数据。     

微带天线的宽频带技术

概述微带天线实现宽频带所采用的主要措施及各自的优缺点,并介绍分析方法以及目前常用的设计软件。     

固定频率波束可调的多端口微带漏波天线

提出了一种崭新结构的多端口馈电微带漏波天线 ,实现了频率固定下的电控天线主波束逐级可调。在工作频率固定的情况下 ,通过控制双端口馈电微带天线上的中部馈电端口位置 ,使微带漏波天线主波束方向发生偏移。仿真结果表明 ,当工作频率固定为 7GHz的情况下 ,在H平面上 ,主波束扫描范围可以达到约 48°～ 88°。     

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.     

一种新型频率固定相控波束扫描的微带漏波天线

提出了一种崭新的带移相器双端口馈电微带漏波天线。通过控制微带漏波天线末端馈电端口移相器 ,其输入电流激励相位发生变化 ,成功地实现了工作频率固定下的微带漏波天线主波束扫描。当工作频率为 7GHz时 ,微带漏波天线主波束扫描范围可以达到约 2 1°。     

串行角馈微带天线的理论分析和实验

本文基于多端口网络模型、腔模理论和分片法，首次给出串行角馈微带天线输入阻抗的一种有效的理论分析方法，导出其闭合表达式。实验结果验证了理论的正确性。采用本方法计算方便，适于工程应用。