基于高频结构仿真器和神经网络的双面双频宽带偶极子天线设计

为了快速地设计一款应用于无线局域网络(WLAN)的双面结构的具有双频段、宽频带、小型化特性的偶极子天线,将偶极子贴片分别放置于介质基板的两侧,并采用微带巴伦线馈电的方式,以实现更好的宽带匹配。在偶极子的两臂分别开槽,实现小型双频特性,以满足WLAN的2.45GHz和5.49GHz的双频要求。整个天线的尺寸为28mm×44mm×1.6mm。并且利用电磁仿真软件高频结构仿真器(HFSS)和神经网络(NN)联合优化天线的尺寸,加快设计过程。仿真结果表明,当S11小于-10dB时,天线在低频和高频的带宽分别可以达到470MHz(2.29~2.76GHz)和3650MHz(4.96~8.61GHz);当S11小于-14dB时,天线在低频和高频的带宽分别可以达到210MHz(2.36~2.57GHz)和770MHz(5.13~5.9GHz)。而且该天线的方向图具有良好的全向性,实物测量与仿真结果的一致性良好,可以满足WLAN的需要。     

面向5G高隔离度4单元MIMO手机天线设计

设计了一个4单元高隔离度手机天线,由4个辐射单元组成,辐射单元分别位于天线的4个角落。对天线辐射单元进行分析测试,测量天线辐射单元工作频段为3.43 GHz～3.86 GHz,覆盖5G移动通信测试频段。MIMO天线工作频段在端口回波损耗小于-10 dB阻抗带宽条件下,工作频段为3.45 GHz～3.64 GHz;在端口回波损耗小于-6 dB阻抗带宽条件下,天线工作频段为3.23 GHz～3.96 GHz。新设计的圆形开槽结构能减少天线和电子元器件耦合,并且天线具有良好的全向性和辐射特性。MIMO天线在3.2 GHz～4 GHz频率内,天线辐射效率为65%～73.4%。仿真表明,脑部辐射SAR(Specific Absorption Rate)参数小于1.6 W/kg,天线对人体影响较低。     

一种适用于航空货运的双频RFID标签天线设计

为满足在航空货物运输中射频识别(RFID)标签双频段工作的需要,文章提出了一种基于缝隙耦合结构的偶极子天线。所设计的天线满足-10dB回波损耗带宽在ISO18000-6频段是840MHz到940MHz(11%),在ISO18000-4频段是2.26GHz到2.56GHz(12%)。回波损耗的仿真结果和实际测量结构吻合良好。工作在900MHz和2.45GHz时能获得较好的方向图。     

一种手持终端的470 MHz频段IoT天线设计

许多手持终端设备都需要一种轻便、紧凑的接收和发射天线,FPC天线以重量轻、厚度薄等特点收到广大设计师的青睐。为获得适合尺寸、带宽和增益的天线,提出一种以FPC软材质为集成平台,采用传输线与天线为一体化设计,在保持天线大小不变的情况下,通过增加耦合枝的方式增强辐射单元能量耦合,从而有效改善带宽和提升增益。传输线与天线一体化设计可以有效利用天线空间,改善端口特性。通过仿真与实际测试,天线带宽满足在470 MHz～510 MHz工作频段,S11<-10 dB。在490 MHz处S11<-12 dB,有效增益0 dBi。     

基于PSO的E型双频天线自适应优化设计

研究天线性能优化问题,为了满足多个无线通信系统实现多系统收发共用,天线需在宽频带及不同频段下工作.为了得到优化的谐振频率和宽带,通过在矩形微带线上开两条对称的槽得到E型贴片天线,实现天线的双频功能,利用电磁仿真软件IE3D建立天线模型,通过IE3D对天线的性能进行仿真和分析,同时使用粒子群优化算法对其关键性参数进行了自适应优化,得出天线的具体尺寸.仿真结果表明,天线-10dB阻抗带宽分别为125 MHz(2400-2525MHz)和275MHz(5575-5850MHz),能够满足WLAN(2400-2484 MHz/5725-5825 MHz)的通信需求.优化的天线结构简单,具有很好的双频特性,在工作带宽内有很好的全向辐射特性.     

5.8 GHz RFID标签用共面波导蝶形缝隙天线的设计

设计了一种基于5.8 GHz RFID标签应用共面波导馈电蝶形缝隙天线以满足RFID应用发展的需求.天线制作在相对介电常数为4.4的FR4介质板上.天线增益可达4.1 dBi,在回波损耗<-10 dB条件下带宽为21.7%.天线H面辐射方向图近乎全向.提出了一种天线小型化设计方案,小型化天线采用双重蝶形结构.经过小型化后的天线面积缩减了48.18%.小型化后的天线带宽也大大增加,达到51%.结果表明蝶形缝隙天线以及小型化天线都为单一平面,结构简单,适合RFID的应用.     

一种433MHz小型化螺旋形印刷天线的设计

采用微带线在介质基片上模仿螺旋天线的走线形式,设计了一种433 MHz小型化螺旋形印刷天线,减小了天线的结构尺寸。采用仿真软件HFSS对天线的主要结构参数进行分析和优化,推导出了天线的最佳结构参数,并通过加载无源集总元件的方法改进了天线的阻抗性能。对回波损耗、增益进行了研究,结果表明:S(1,1)<-10 dB的有效带宽为3.4 MHz(431.5 MHz~434.9 MHz),在433 MHz谐振频点处的S11为-24 dB,有效增益为-4.14 dB。     

应用于平板电脑的4G-LTE/WWAN天线设计

随着3G网络的广泛建设以及LTE和WiMAX标准的兴起,移动通信系统正向着4G时代稳步迈进。文中提出了一种应用在平板电脑上多频段平面单极LTE/WWAN天线的设计方法,该天线结构由一个变形的L贴片和两个寄生短截线构成。天线的频段可覆盖整个LTE(LTE700/2300/2500)及五个WWAN(GSM850/900/1 800/1 900/UMTS)频段。其频率带宽可分为低频部分:700~960 MHz和高频部分:1 710~2 700 MHz,可在整个带宽内做到无缝衔接的宽带通信。该天线不仅可以实现宽频化,而且结构简单、尺寸小、易于集成。     

一种紧凑型宽频带圆极化射频识别天线设计

针对现有圆极化天线难以同时满足宽频带和小型化应用需求的问题,面向全球超高频射频识别(RFID)读写应用,采用新型功分移相馈电网络、旋转短路辐射贴片和耦合贴片、馈电探针和短路探针,设计了一种紧凑型宽频带圆极化射频识别天线。测试结果表明,该天线回波损耗大于15dB的相对带宽为59%,轴比小于3dB的相对带宽为34%,在全球超高频RFID频段范围内,天线辐射增益大于2.7dBi,辐射方向十分对称和稳定,其半功率波束宽度大于101°,适用于宽角度范围读写;与现有圆极化天线的性能指标和结构相比,该天线的工作频段不仅能够覆盖全球超高频RFID频段,而且结构紧凑,有利于RFID系统的低成本设计和实施。     

应用于WSN的小型化微带天线的研究

基于目前对WSN(无线传感器网络)的需求,本文设计了一种工作在2.4GHz的小型化的矩形开槽微带贴片天线,由于采用了曲流技术,该天线比一般微带天线要小,当工作在2.4GHz时,其导波波长为70mm,天线尺寸为29mm×29mm,长宽均为导波波长的0.4倍。仿真与测试结果表明,实验结果与仿真结果基本吻合。天线的-10dB带宽为24MHz(2.38GHz-2.404GHz),天线的辐射特性较好,在-10dB带宽内,辐射增益均大于0dBi,而且在中心频率2.4GHz处达到最大值6dBi。     

一种应用于5G物联网的八端口高隔离二元宽带MIMO天线

文中提出了一种应用于5G物联网的八端口高隔离二元宽带MIMO天线,天线整体结构包括两块正交放置的介质基板以及系统地板,在每块介质基板正面放有2个对角设置的二元双馈天线对;每个天线对有2个馈电板和1块短路板,两馈电板靠近介质基板边沿,分别固定在辐射片的长边与短边下方,使其交叉以利用极化分集;空间分集通过将2个天线对角线定位在天线结构的相对两侧实现;为减少相互耦合,在每个单元顶板下的接地面一侧刻蚀有矩形槽,以减小同一天线单元2个端口之间的电流流动。此外,处于不同平面的天线单元采用正交布局达到空间分集,增强MIMO天线系统隔离度。在工作频段内,天线端口间实现的最大隔离小于-11.12 dB,天线效率为65.3%～84.5%,天线单元间的包络相关系数(ECC)低于0.09。该天线8个端口所覆盖的最小频率范围为2 100～3 700 MHz和4 100～5 800 MHz,可以支持国内外大部分商用5G-IoT频带,作为MIMO天线用于物联网和5G应用领域。     

一种用于5G通信的双极化水平全向天线

目前,5G应用已迫在眉睫。笔者设计了一款由三天线单元组成的±45°极化水平全向天线,单元之间采用一分三功分器进行馈电,并利用HFSS软件进行仿真。经实际测验,3300～3800MHz所需频段,天线驻波小于1.8,覆盖了LTE 3400(3 400～3 600 MHz)和5G的Sub-6 GHz(3 300～3 600 MHz)频段,端口隔离小于-20 dB,天线在工作频段内的增益大于1.5 dBi,圆度小于5 dB。     

一种宽频带四单元微带天线阵设计*

综合运用了H型缝隙耦合馈电技术和引入空气层技术展宽了天线的频带,设计出一个工作在Ku波段的宽频带微带天线单元并组成四单元阵列。该天线由两层介质板构成,并利用180°反相馈电抑制了高次模的耦合激励,降低了交叉极化电平。使用三维电磁场仿真软件(Ansoft HFSS)对微带天线进行仿真优化,仿真结果表明,天线单元性能良好,相对阻抗带宽(S11≤-10 dB)为8.5%,增益为8.05 dB。四单元天线阵列相对阻抗带宽(S11≤-10 dB)达到16.6%,增益为13.7 dB。天线阵列性能良好,设计方法具有很好的可扩展性。归纳总结出的介电常数计算式也具有普遍性。     

基于SIW的Ka波段低副瓣缝隙阵列天线设计

为提高阵列天线的抗干扰能力,设计实现了一种Ka波段的8×8低剖面低副瓣小型缝隙阵列天线。天线通过双层基片集成波导结构实现低剖面与小型化;利用渐变式斜极化缝隙单元与对折反向式一分八不等分威尔金森功分器实现了切比雪夫分布,从而抑制副瓣电平(SLL)。仿真结果表明,该天线S₁₁<-10dB的阻抗带宽约5%,工作频带36～38GHz内增益23.3dBi,水平方向SLL低于-20.2dB,垂直方向SLL低于-22dB,阵列尺寸为6.4λ₀×6.4λ₀×0.14λ₀。     

顶加载分形光子晶体太赫兹波段天线设计

针对太赫兹设备对于太赫兹波段天线的性能要求,创造性地将顶加载技术、分形结构、光子晶体结构、偶极子天线、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基质相结合,设计了一款顶加载分形光子晶体太赫兹波段天线,制作了天线样品,对天线的回波损耗和方向图特性分别进行了仿真和实测,详细讨论了介质基板参数变化对天线性能的影响。仿真和测试结果表明,该款天线工作中心频率在1 THz附近,回波损耗最小值小于-20 dB,绝对工作带宽大于0.1 THz,相对工作带宽大于10%。该款天线尺寸小、辐射性能稳定、工作带宽大,在太赫兹波段领域具有广阔的应用前景。     

一款用于无线胶囊内窥镜的微带天线设计与仿真

基于时域有限差分方法,采用真实人体数字三维模型,仿真了天线在人体消化道内辐射情况,分析了天线结构参数对天线辐射性能的影响。针对无线胶囊内窥镜(Wireless Capsule Endoscopy,WCE)在人体消化道内工作特点,设计了一款能够用于发送消化道内图像数据的WCE微带天线,该微带天线谐振频率为500 MHz,输入回波损耗S11-10 dB时相对带宽为8%,带内VSWR2.0,最后采用仿真优化后的结构参数和材料制作了天线,并进行了测试,得到了满足实际应用要求的微带天线。     

声表面波标签的小型化天线设计与测试

声表面波标签具有无源无线等优点,但现有标签天线尺寸较大,限制了其在很多场合的应用。通过弯折偶极子天线臂的方式以实现声表面波标签天线的小型化,采用HFSS软件对小型化天线的尺寸参数进行了扫描分析和优化设计,实际测试了天线性能和相应的系统识别距离,并采用ADS软件对标签芯片和标签天线进行了阻抗匹配。小型化天线尺寸仅28 mm×34 mm,远小于原有天线的尺寸,且系统识别距离可达3.2 m,满足大多数场合的应用要求。     

一种新型宽带圆极化天线研究与设计

论文提出了一种新型宽带圆极化天线,成本低廉,结构简单,性能优异.此天线基板采用普通FR4板材,其辐射体由方形地、钩形分枝及倒L形分枝三部分组成,并由50Ω微带阻抗传输线进行馈电.天线尺寸为55×55mm2,工作在1.75GHz～2.9GHz.频段.天线的10dB回波损耗相对带宽和3dB轴比(AR)相对带宽分别为49％(1.75GHz～2.9GHz)和50％(1.8GHz～3GHz),其良好的圆极化和阻抗性能可以在相关的无线通信系统中得到很好地应用.     

一种用于5G终端天线设计及辐射性能分析

随着移动通信技术的飞速发展，市场对手机天线的性能提出了更高的要求，表现为小型化、多频带上。本论文在研究手机天线理论和分析方法的基础上，针对当前手机天线的研究热点和趋势，借助基于FEM（有限元）方法的电磁仿真软件Ansoft HFSS建立了多频段天线手机天线，体积小，结构简单，在满足VSWR（回波损耗）为3:1时可覆盖GSM-850/900、PCS-1900、UMTS-2000、LTE2300/2500多个频段，辐射特性良好，900MHz增益最大为12.905dB,3.5GHz增益为6.4921dB，可满足增益需求。     

一种宽频带复合天线设计

针对多系统载体天线数量多的问题,提出了一种基于印刷振子结构的宽频带共口径复合天线设计方法;通过两种不同形式的印刷偶极子进行共口径设计：采用平面印刷偶极子结构完成宽带高增益线极化天线,通过宽带定向耦合器实现了天线和差方向图辐射;采用十字印刷偶极子实现低增益天线的圆极化辐射;两种天线单元印刷在同一微波介质上,通过优化天线单元布局,相对位置关系和增加金属隔离环等措施,降低天线之间的相互影响,实现共口径复合天线性能满足工程应用要求;加工了天线样机,测试结果表明线极化天线在工作频带1.2～1.8 GHz范围内和差通道电压驻波比小于1.8,和通道增益大于13.5 dBi,方位差波束零值深度小于-25 dB,圆极化天线在工作频带1.2～1.8 GHz范围内电压驻波比小于1.6,增益大于6.5 dBi,轴比小于2.5 dB,与计算结果基本一致;复合天线可以满足多种无线通信系统的需求,减少了天线数量,有效节省载体平台空间,同时具有结构简单紧凑、剖面低、易于工程实现等特点,具有广阔的应用前景。