PBG结构圆柱形微带贴片天线的设计与仿真

本文利用光子晶体带隙(PBG)结构的特点,将特殊设计的 PBG 结构应用于圆柱形微带贴片天线中。在同轴线馈电的圆柱形微带贴片天线的介质上蚀刻出按一定规律排列的 PBG 结构,并基于 HFSS 对特殊设计的 PGB 结构圆柱形微带贴片天线和普通的圆柱形微带贴片天线进行仿真和优化,仿真结果表明,按照一定规律排列的 PBG 结构可以有效抑制天线表面波的传播,明显提高圆柱形微带贴片天线的带宽和增益,有效改善圆柱形微带贴片天线的辐射方向图,实现天线性能的优化设计。     

一种新型双频微带天线的设计与仿真

本文研究了一种新型结构的可同时工作在S/X波段的双频微带贴片天线.该天线的S波段单元和X波段单元印制在同一层介质基板上,S波段单元是一在边长40 mm方形贴片内对称开出4个边长12 mm方形槽的"田"字形贴片天线,4个边长为8 mm的方形贴片对应布置于"田"字形贴片槽内.这种结构可以实现天线的孔径复用,有利于减小天线的尺寸重量,便于设计制造.最后借助Ansoft 公司的Designer仿真软件对此天线进行仿真计算,讨论了两种情况下天线的辐射特性.     

检测气体绝缘组合电器局部放电的四频段微带单极子特高频天线设计

针对用于气体绝缘组合电器(GIS)局部放电特高频(UHF)在线监测的天线传感器应具有宽频带、高增益和小尺寸等性能要求,设计了一种外置小型四频段微带单极子特高频天线传感器。采用多个辐射单元技术,展宽了特高频天线的检测频段,实现了传感器的多频信号传感特性,运用HFSS仿真软件对天线结构尺寸进行优化设计,选取一组最优参数进行特高频天线实物制作。理论计算和实验室天线特性实测表明,研制的外置四频段微带单极子特高频天线性能优异,在实验室GIS装置上,用已有的微带贴片特高频天线与所设计的特高频天线传感器对模拟缺陷产生的局放信号进行了对比检测,进一步证明了微带单极子特高频天线具有良好的检测灵敏度。     

微带线不连续性辐射研究

分析了微带不连续性辐射的基本原理,采用FDTD方法和坡印廷矢量法相结合,研究了拐角、短截线等微带不连续性的辐射特性,对微带不连续性和微带贴片天线的辐射机理进行了比较。仿真结果显示,不连续性表面波和空间波辐射损耗随着频率的增加而显著增大,低频时辐射损耗以空间波辐射为主,高频时表面波辐射有超过空间波的趋势。微带短截线的谐振辐射特性与矩形微带贴片天线类似,只是在辐射强度上有较大的差别。     

在相同相对介电常数情况下不同厚度的微带贴片天线设计与仿真验证

微带贴片天线的基板材料的相对介电常数和介质板厚度是影响天线性能的重要因素.为了验证在相同相对介电常数的情况下,改变介质基板的不同的厚度时微带矩形贴片天线的阻抗带宽的变化,通过HFSS软件设计和仿真了工作频率为1.95 GHz的4个矩形微带贴片天线,相对介电常数均为2.2,介质基板厚度分别设计为0.8、1.6、2.4、3.2 mm,比较其各自的S参数、方向图,通过仿真结果验证了相关文献所述的对于在给定的频率下,选用相同的基板材料时,厚度增大时阻抗带宽会变大的说法.     

高隔离度双极化微带天线阵的设计

本文介绍了一种新型高隔离度2×2双极化微带天线阵的设计。该天线阵列采用多层贴片,H型缝隙耦合结构,馈网设计中应用错位倒相技术,获得了较高的性能。利用微波仿真软件HFSS进行仿真,结果表明天线2个端口的驻波比小于2的相对带宽均达到12.5%;在工作频带内其双端口隔离度S21高于48dB;并且2个极化端口在其对应主平面方向的交叉极化电平均低于-38dB。此天线可作为新一代多极化SAR系统天线的子阵。     

S型缝隙毫米波微带天线

提出了一种加载S型缝隙的方形切角毫米波微带天线。该天线的辐射贴片采用方形切角,在贴片中央进行非对称S型缝隙开槽,实现了双频点圆极化。在接地板上进行阶跃型缝隙开槽,改变了微带天线的辐射特性及阻抗特性。同时采用加载调谐支节的耦合馈电方式,实现了微带贴片天线频带的展宽。     

低成本宽带高效率堆叠贴片天线

为克服合成孔径雷达中现有微带天线带宽窄、效率低、成本高的缺陷,提出了一种在低成本FR4基板上实现的X波段宽带高效堆叠微带贴片天线。天线通过多层FR4基板堆叠方式构成,通过空气腔的引入,天线的有效介电常数和介质损耗得到降低,天线的效率和带宽得到提升。利用寄生贴片在带内增加了谐振点,使得天线的带宽得到进一步增大。同时为补偿馈电探针的寄生电感,利用微带匹配器对天线的输入阻抗进行匹配。实测表明,天线输入驻波低于2.0的频率范围为7.7~11.7GHz,相对带宽大于40%。天线的增益为7.6dBi,效率为83%。与传统微带贴片天线相比,具有宽带、高效、低成本的特点,具有一定应用前景。     

基于免疫算法的多频可重构微带天线设计

频率可重构天线可以在宽频带或者超宽频带范围内改变频率而以近似相同的方向图进行工作,这对当前许多移动通信系统天线的小型化具有重要意义.介绍了免疫算法的机理,通过将1个简单的矩形微带贴片天线划分成若干小的贴片元,并应用免疫算法优化求解响应于需求的最合适的二进制序列(对应就是小贴片的存在与否的情况)来控制天线的可重构特性,设...     

倒置微带贴片谐振器测量汽轮机湿度的研究

汽轮机蒸汽湿度的在线测量,对汽轮机的安全、经济运行具有重要的理论意义和实用价值。根据微扰法的基本理论,提出一种结构简单、灵敏度高的倒置微带贴片谐振器,实现汽轮机湿度的准确在线测量。湿蒸汽的湿度变化反应为谐振器介质层介电常数的变化,根据微带贴片谐振器的基本原理,仿真计算不同介电常数下的谐振频率,得到其变化关系曲线;讨论样本厚度、基质厚度和基质介电常数对频率偏移量的影响;设计微带贴片谐振器模型,并分别在HFSS和CST软件下进行仿真。研究及仿真结果表明,微带贴片谐振器模型适用于汽轮机蒸汽湿度的在线测量,蒸汽湿度每变化1%,谐振器频偏约为18 k Hz,约为微带缝隙谐振器频偏的3.6倍,有利于蒸汽湿度的准确测量。     

外推和几何修正在天线方向图修正中的应用

由于微波暗室难以满足大尺寸高频率天线的远场条件,为了避免远场测量时环境的杂波影响,加强保密,提出了一种近场外推算法。当天线纵向尺寸较小时,可将辐射的球面波近似成柱面波,对其进行柱面波函数展开,经过严格的理论推导最终建立起近场外推到远场算法,最终实现近场数据快速得到远场方向图特性。采用近场外推的方法能够很好地避开在大尺寸天线测量中很难满足远场条件的困难。但是在测量中,天线往往会偏离转台的中心而产生远场与方位角不对应的错误结果,必须对其进行几何修正。提出了一种远场方向图的几何修正方法,并利用MATLAB软件对算法进行了仿真分析,将外推结果与修正结果进行比较,得到修正后的方向图与理想天线远场方向图基本吻合,从而验证了方法的可靠性,具有一定的实用价值。     

宽频带的微带等角螺旋天线设计

为了实现宽频带天线指定方向的高性能辐射，设计了一种宽频带的微带等角螺旋天线。为实现阻抗匹配，天线馈电部分设计了一种指数渐变式微带巴伦结构。经过实物测试参数，结果表明加入了指数渐变巴伦结构后天线实现了良好的阻抗匹配并具有良好的宽频带特性，其工作带宽为1.74～4.82 GHz，回波损耗最低达- 30 dB。同时设计了一个平底型金属反射腔用于反射背向电磁波，在保持宽频带工作特性的同时，使天线具有了良好的单向辐射特性，天线在整个工作频段内的增益均大于6 dB，与传统的螺旋天线相比，具有宽频、定向、高增益的特点，具有一定应用前景。     

电力电缆局部放电检测超高频传感器的研制

根据高压电力电缆及接头的结构特点,设计了一种用于局部放电超高频检测的内置式矩形螺旋加载探针超高频天线,阐明了该天线的结构,给出了天线参数的计算原则和方法.将微带紧缩探针馈电技术应用于平面螺旋印刷天线,通过优化参数,使得天线在检测频段内有良好的驻波比特性、较高的增益和稳定的检测方向.经仿真计算和实测得到天线的工作频带为3...     

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。     

宽带微带天线阵的研究与设计

微带天线具有轻的重量、较小的体积及散射截面等特点,可设计为无线电高度表的天线。采用组阵的方式把矩形贴片单元组成宽频带,高增益的阵列天线,增加基板厚度扩展频带,良好的多枝节阻抗匹配获得较大增益。应用此结构设计四元微带天线阵,中心频率为4．3 GHz ,带宽BW＞200 M Hz ,采用等幅并联馈电的方式,通过 HFSS进行仿真优化,仿真结果显示驻波比小于2,最大增益为11．3 dB ,3 dB波束宽度约为46°。实测结果为：驻波比小于2频带扩展到4．08～4．52 GHz ,最大增益为10．33 dB ,达到设计要求。该天线阵简单的结构,良好的特性可运用到小型飞行器高度表系统中。     

垂尾隐蔽式超短波全向天线的一体化设计

以单极子天线为研究对象,首先对传统单极子天线的工作原理进行了分析,并研究了不同情况对天线性能的影响,然后在此基础上提出了一种新型结构的平面单极子天线,它选用三角形的结构,并采取了加载元件、提升馈电点等技术,有效地减小了平面单极子天线的结构和尺寸,与此同时,有效地实现了天线带宽的展宽,并且在设计中采用了加载技术,实现天线性能的进一步优化.在理论分析的基础上,使用电磁场仿真软件HFSS对天线进行了仿真分析,通过参数扫描得到了天线的最佳尺寸,并分析了天线的方向图和增益等特性.然后对3种不同情况下的天线进行仿真与分析,分别是无限大地平面、有限大地平面、加入钉子和灯泡的复杂结构后,并优化其参数使其获得最佳的特性.最后根据以上仿真结果,提出了复杂结构垂尾隐蔽式超短波天线的一体化设计的方法.并进行了综合仿真,实现了在100～400 M的频段内驻波比小于2.75.     

太赫兹波在二维椭圆金属光子晶体的传输特性

研究了一种由金属椭圆柱构成的二维正三角晶格的光子晶体结构,并应用有限积分法对太赫兹波段TE模的传输特性进行了仿真分析。通过改变晶格常数和椭圆的长、短半轴,分析了太赫兹波段TE模在金属光子晶体中的传输特性。结果表明,椭圆柱比圆柱更容易得到大的禁带带隙,通过分组优化组合,得到了对TE模禁带带隙最宽且最佳的光子晶体结构。这为太赫兹波段的光子晶体带阻滤波器的开发与制作提供了参考依据。     

基于曲流技术和遗传算法的局部放电检测微带天线

基于微带天线原理设计了一种新型全向型局部放电特高频天线传感器。采用曲流技术对微带天线结构进行改进,增加天线的工作带宽。采用遗传算法对改进结构参数进行优化设计,使天线工作带宽达到最高。改进型微带天线的工作带宽为450 MHz~2 800 MHz,覆盖了局部放电特高频信号的主要频率范围。同时天线具有体积小、近似全向测量、增益高和灵敏度高的优点。模拟绝缘缺陷局部放电检测试验结果表明,该型天线可以有效检测典型局部放电特高频信号,满足变电站现场局部放电检测要求。     

标准增益喇叭天线的准确定标测量

标准增益喇叭天线经常用作天线测量时的增益参考天线,所以,标准增益喇叭天线的增益定标值的准确性决定了被测天线增益测量的准确度。目前国内所使用的标准增益喇叭天线往往采用理论值,不能很好地保证天线测量数据的准确性。介绍了一种通过时域测量技术以及距离影响修正相结合,对标准增益喇叭天线增益值进行准确定标的测量方法。经过实验验证,该方法具有准确度高、易实施、适用于各类型天线产品测量的特点。