新型基于PBG结构的宽带高增益贴片天线及阵列技术研究

设计了一种新型基于哑铃型光子带隙(PBG)的宽带高增益E形贴片天线.实现X波段天线单元38.2%的阻抗带宽(VSWR＜2)且频带内增益提高1-2.5 dB.将PBG结构应用于天线阵列,实现了全频带增益的提高,且单元端口互耦隔离度最大可提高5 dB.仿真和实测结果有好的一致性.     

带寄生单元宽带单极子天线研究

提出并设计了一种带寄生单元宽带单极子天线,该天线由一个单极子天线附加两个寄生振子组成.仿真及实验结果证明:天线在保持单极子天线特性的同时,实现了其宽带特性.该天线在750～2240 MHz的频带内反射损耗小于-10 dB,具有水平全向的方向图、稳定的增益.天线的结构和电特性决定了天线有广阔的应用前景,非常适用于移动通信终端设备,作为手持终端天线和车载天线将大有可为.     

两种改进的Fabry-Perot谐振器印刷天线

对各种Fabry-Perot谐振器印刷天线结构的辐射性能进行了详细比较,从而发展了两种改进结构:采用频率选择表面(FSS)为盖板、U形缝隙矩形贴片为辐射器、以及采用普通电导体或人工磁导体(AMC)为反射板,构成Fabry-Perot谐振器的印刷天线,实现了高增益、低旁瓣电平、高前后辐射比、较宽的阻抗与增益公共频带等性能,以及低轮廓结构.     

宽带高增益圆极化微带-喇叭组合天线

研究了一种具有良好工作性能的微带-喇叭组合右旋圆极化天线,首先设计了一种双层宽带圆极化微带天线结构,同时满足电压驻波比(VSWR)≤2,轴比(AR)≤4 dB的频带宽度(Bw)≥24%,主极化增益大于9 dBi;通过引入角锥喇叭结构,在工作频带内将天线增益提高到12 dBi以上,同时不影响原天线的其他性能。为更好了解微带-喇叭组合右旋圆极化天线的性能,并快速而准确地设计该天线结构,对天线主要几何参数进行了适当分析和研究。     

一种改进的双频平面倒F天线

为了展宽PIFA天线的阻抗带宽,采用改变天线馈电结构的方法,应用电磁仿真软件进行仿真模拟,提出一种改进的、双频段、小型平面倒F天线(PIFA).讨论了馈电结构与天线结构参数对天线阻抗特性的影响,获得天线回波损耗小于-10 dB的相对带宽为10.54%(908~1009 MHz)及26.38%(2042~2662.5 MHz).天线在两个频段具有良好的辐射特性及增益特性,且该天线尺寸小、重量轻,适用于移动通信终端.     

基于开环谐振结构的超宽带天线设计

提出了一种新颖的小型共面波导馈电超宽带(UWB)天线.该天线是基于开环谐振器(SRRs)的结构变形而来,设计时共采用了三对成等差数列的开环谐振结构作为天线的辐射面,同时为了获得较好的超宽带频率特性,馈电微带线采用了渐变微带线共面波导馈电结构.通过数值仿真计算获得了优化后的天线几何尺寸,并且加工制作了一副天线,对天线的回波损耗特性、方向图以及增益都进行了测试.测试结果显示该天线具有良好的超宽带特性和较高的增益.     

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端, 该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计, 并应用于毫米波无线系统.首先, 设计了2×2线极化空气腔阵列天线, 通过采用新颖的内埋空气腔体结构, 使天线最大增益提高了2.9 dB.其次, 将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9 dB, 3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计, 实现了三维无线接收前端.在集成结构中, 通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB, 通过集成滤波馈电网络, 其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能, 可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.     

小型超宽带平面天线阵列设计与优化

提出了一种小型超宽带(UWB)平面天线阵列并进行了优化.首先设计了两个不同的UWB天线单元方案:印刷天线-Vivaldi天线、平板天线-平面螺旋天线,并通过对比选择螺旋天线单元作为组阵单元.对该天线阵列的回波损耗、3D辐射图、方向图进行了仿真计算和设计.结果该天线阵列在6 ～ 10GHz内具有较好的定向辐射特性,增益达到15dB.进一步优化单元空间分布结构,使天线在相应频段内具有更佳的方向性.通过调整各个馈源的相位差,在不失去增益的同时,可以控制波束的偏转.     

共面波导馈电蝶形开口振子缝隙天线

讨论了共面波导(CPW)馈电蝶形开口振子缝隙天线。在缝隙振子天线两端加入蝶形开口结构,形成振子蝶形组合结构天线。使用有限元仿真软件(Ansoft HFSS)分析了设计的天线,结果表明组合结构天线具有振子天线与蝶形天线的优点:蝶形天线的宽带特性与振子天线的高增益特性,整个天线的性能得到提高。使用了两种馈电方式:感性耦合和容性耦合,感性耦合时组合天线的带宽特性较好,从振子天线5.9%提高到10.32%;容性耦合时增益特性较好,从振子天线的3.19dB提高至6.27dB。分析了衬底厚度对天线的影响,衬底厚度的增加使谐振频率降低,但对天线带宽的影响不大。     

一种新型交叉馈电宽带印制天线

设计了一种新型交叉馈电宽带印制天线,该天线对存在耦合的宽偶极子进行电容加载,构成宽频带容性辐射单元,使用平行宽边耦合双线对两个辐射单元进行交叉馈电,实现阻抗匹配调节和提高增益的作用。通过理论分析和HFSS软件仿真计算表明:该天线能够在厚度1mm、εr=2.6的介质板上实现53%的阻抗带宽(VSWR<2.0),并且频段内方向图主瓣不分裂,增益可达4.8dB i,相位中心不随工作频率变化而移动。该天线易于设计和加工,参数易于调整,有较强的实用性。     

Performance Optimization of Microstrip Antenna with Different Slot Configurations and Various Dielectric Materials

The probe-fed patch antennas were proposed by changing the parameters such as dielectric materials and dimensions of patch for detail investigation of changes in output characteristics. Four rectangular slots were introduced separately for optimizing the antenna design and characteristics. This study illustrated the changes of output characteristics of an antenna with respect to the number of introduced slots on the radiating patch in addition to the effect of various dielectric materials on antenna performances. The antenna performances were analyzed by plotting the observation of various dielectric materials. The changes of antenna characteristics were also observed by introducing four numbers of slots on each edge of the patch to improve radiation characteristics with a wider impedance bandwidth.     

叶片形超宽带单极天线

提出了一种超宽带叶片形单极天线,该天线在叶片形薄铜片上开三个孔和用相对介电常数为3.5的单层覆铜介质板作接地板。实验天线的实测结果从1.3GHz到29.7GHz约22∶1的超宽频带上,反射损耗都在-10dB以下。这种天线的频带覆盖了L、C、X、Ku各频段,应用前景十分广阔。     

低雷达截面的超宽带扇形天线

 本文研制了一种新型可用于低可见平台的超宽带扇形天线.该扇形天线利用由一个矩形条带和对称分布在该矩形条带上的8个圆弧条组成的扇形结构设计天线的辐射单元;利用两边倒有90度圆弧角的矩形设计辐射地板;并将辐射单元和辐射地板分别印制在FR-4介质材料板(介电常数为4.4)的两侧.研究天线的辐射和散射特性,并与参考天线作对比,发现在满足超宽带天线的相关指标要求下,本文提出的天线具有良好的雷达截面减缩效果.本扇形天线适用于对超宽带天线有低雷达截面要求的场合.     

基于Polys try介质基板微带天线的应用研究

针对传统贴片天线检测频率有限(2~35 GHz)且由于增益低导致检测结果不明显的问题,文中提出了以聚苯乙烯作为介质基板构建微带天线的解决方案。在以介电材料玻璃超细纤维为介质基板的理论基础上,采用高分子材料Polysty作为介质基板构建微带天线模型。结合经典天线理论计算辐射贴片以及介质基板尺寸;基于HFSS搭建Polysty作为介质基板的模型并根据微带天线特性将理论设计的微带天线参数进行优化,最终得到在1 GHz时微带天线的最佳尺寸。仿真及实验结果表明,Polysty作为介质基板的微带天线中心频率可以达到1 GHz,增益高并且检测角度范围大。     

一种共面波导馈电的缝隙型超宽带天线

针对超宽带通信系统,提出一种小型超宽带天线,可以应用于终端设备。天线类型为共面波导馈电的缝隙型,缝隙结构为一矩形与一圆形组合而成,馈电结构与缝隙结构相似。天线的面积为22 mm×27 mm,印刷在厚度为0. 5 mm的FR4衬底上. 通过软件仿真分析了天线的工作原理以及尺寸对带宽的影响,仿真结果显示天线的带宽在不同的衬底厚度下均能覆盖UWB频段。天线的测试带宽为2.4 GHz~14.4 GHz,在超宽带的工作频段内测试效率超过76% ,测试增益大于2.1 dBi。     

一种新型宽带圆极化介质谐振器天线设计与实现*

设计了一种宽带圆极化介质谐振器天线,为一种鼠笼形的宽带一分四90毅相移功分微带馈电网络,采用缝隙耦合对介质谐振器顺序旋转耦合馈电。天线结构紧凑、加工简单,仿真和实测结果吻合良好,其阻抗带宽和低于3dB的轴比带宽重叠部分在1.09 GHz-1.83GHz、为50.7%。增益大于3dB 及轴比小于3dB 的波束宽度均达到90°。天线工作频率覆盖四大导航系统,包括中国的北斗系统、美国的GPS 系统、欧洲的伽利略(GALTLEO)系统和俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS )系统的频段,天线可应用于全球卫星导航定位系统和无线宽带通信系统中。     

介质杆天线的时域特性分析

超宽带技术在通信、雷达等众多领域获得广泛应用，时域天线是其关键技术。对介质杆天线用作时域天线的可行性进行了分析，并给出选择介质杆参数的依据。同时还使用FD-TD(时域有限差分法)数值计算方法分析了在超宽带情况下介质杆的直径、激励方式及终端渐变方式对天线的传播特性及辐射特性的影响。分析表明这种天线适宜用作时域天线。     

宽频带盘锥天线的研究与设计

设计了一款工作于700MHz～3GHz的宽频带盘锥天线。在参考现有文献得出盘锥初始模型的基础上,通过高频电磁场仿真软件HFSS对各参数进行参数优化仿真,最终得出最佳值。该天线在700MHz～3GHz的频段内VSWR<2,H面辐射方向图具有全向性,并最终通过仿真和实测验证了其性能。     

Wideband to narrowband/dual band characteristics of monopole antenna using frequency selective surfaces

A monopole antenna having desirable transmission characteristics with high gain is proposed. The monopole antenna comprises 45° tilted square shaped patch and modified rectangular metallic ground plane on FR4 dielectric substrate. The proposed monopole antenna operates from 2.6 GHz to 9.7 GHz with maximum peak gain of 2.3 dBi. Now, a dual-layer aperture-type FSS is designed having a passband from 5.9 GHz to 9.2 GHz and incorporated with the proposed monopole antenna. Thus, the combination only covers the selective frequency band from 5.5 GHz to 8.7 GHz with a stable gain of around 5 dBi. Second, another FSS is designed, which has one stop-band from 4.1 GHz to 5.4 GHz and two passbands on the both sides of this stop-band. This combination does not work from 4.1 GHz to 5.5 GHz but covers dual band from 2.48 GHz to 3.3 GHz with a peak gain of 5 dBi and 5.5 GHz to 10 GHz with a peak gain of 5.5 dBi. Therefore, without modifying the antenna design, any tunable transmission band can be achieved by the proposed combination. The proposed antenna and FSS combination structure may be suitable for military wireless applications for its band selection characteristics.     

A new design approach for dual‐band patch antenna serving Ku/K band satellite communications

A printed planar antenna with simple and intelligent geometrical structure has been proposed for Ku/K band satellite communication systems. The radiating patch of the antenna is formed by cutting rectangular slots and extending the radiating element to some extent. The final design of the antenna with optimized parameters is fabricated on ceramic–polytetrafluoroethylene substrate materials of dielectric constant ε_r = 10.2. The antenna is excited through a microstrip feed line and has reduced ground plane that covers only the non‐radiating portion of the antenna. The reduced complexity of the antenna is easy to fabricate and has overall dimension of 40 × 35 × 1.905 mm³. The results from experimental analysis show that the proposed antenna can guarantee a wide bandwidth of 12.0 to 16.4 GHz at lower band, and the upper band covers the frequency in the range of 17.53 to 19.5 GHz. The antenna has achieved appreciable gain in the range of 3.14 to 4.68 dBi for lower band and 2.03 to 3.65 dBi for upper band. The proposed antenna has offered almost symmetrical and directional radiation pattern that is essentially suitable for serving Ku/K band satellite applications. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.