一种方向图可重构印刷振子天线的设计

为了在同一副天线上实现定向和全向方向图,提出了一种方向图可重构印刷振子天线。通过控制开关的状态,天线实现单极子和带反射器的偶极子两种工作方式,分别实现全向和定向方向图。用Ansoft HFSS软件对天线尺寸进行了分析和优化。根据仿真结果对于所提出的天线进行了制作和测试,并给出了测试结果。测试结果表明:开关断开时,天线带宽为2.09～2.44GHz;开关闭合时,天线带宽为2.64～2.94GHz。     

频率可重构超宽带天线研究

超宽带天线和可重构天线是当今天线领域研究的热点。将可重构天线技术应用到超宽带天线设计中,讨论了频率可重构超宽带天线的设计思路。以印刷单极子椭圆天线为原型,给出了两个可重构天线的具体结构,并对天线进行了可重构带阻设计,避免与相关频段之间的干扰。仿真结果表明:重构后天线Ⅱ的低频获得了扩展,其相对尺寸的长和宽分别减小到最大工作波长的0.116倍和0.087倍,工作频段为0.174~10.9GHz,可重构阻带为5.1~5.95GHz,带宽比可高达62:1.     

一种基于电调移相器的可重构天线

设计并实现了一种基于反射式移相器的极化可重构天线。该天线使用一对交叉摆放的领结型振子作为辐射单元,并在馈电网络中通过两路移相器调整双馈端口间的相位差实现线极化、左旋圆极化和右旋圆极化模式之间的切换。通过加载匹配枝节的方法扩展了反射式移相器的移相范围,提高了移相器的移相精度,降低了天线圆极化模式带内的轴比。所设计天线的中心频率为5.4 GHz,在线极化模式下10 dB 阻抗带宽为990 MHz,在圆极化模式下10 dB 阻抗带宽分别为760 MHz 和850 MHz,3 dB 轴比带宽分别为510 MHz和480 MHz。该天线在频带内具有稳定的波束方向图,其平均增益为5.3 dB,并且具有27 dB 的主极化-交叉极化隔离。最终的实测结果与仿真结果基本一致,表明该天线具有良好的性能。     

新型RF-MEMS可重构分形天线

设计了一种新型的集成RF-MEMS开关的混合分形可重构天线,该天线为加载了1阶Koch曲线的1阶Sierpinski三角垫片结构.仿真结果表明:所设计的天线在MEMS开关全闭合和全断开的状态下分别具有多个不同的工作频带.详细地分析了天线的重构特性,按照仿真模型在高阻硅片上运用微电子工艺制作出了天线样品.对样品进行了测试,最后比较和分析了测试结果.     

同频方向图可重构印刷振子天线设计

为了在同一副天线、同一频段实现方向图可重构,提出了一种方向图可重构印刷振子天线。通过改变开关的状态,天线实现单极子和带反射器的偶极子两种工作方式。单极子辐射全向方向图,带反射器的偶极子辐射方向图为定向。利用Ansoft HFSS10.0 仿真软件对天线尺寸进行了分析和优化。仿真结果表明：开关断开、闭合时,天线实现 了在2.34～2.64GHz 工作频带上的定向和全向方向图;在2.45GHz 处,最高点增益分别为6.7dB 和3.1dB。     

一种基于AFSS的可重构天线设计

针对5G智能天线双频工作,提出一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface, AFSS）的可重构天线,该天线由蝶形频率可重构馈源和八棱柱形AFSS构成,馈源采用的是共面波导方式馈电的蝶形单极子. AFSS由对称弯钩状缝隙的周期结构构成,通过PIN二极管进行加载,使得AFSS能够在3.4～3.6 GHz和4.8～5.0 GHz两个5G频段互为反射模式和透射模式. 利用AFSS对馈源天线激励的电磁波进行空间调控,可实现两个频段的全向和定向波束的切换,也可实现水平面波束扫描. 根据仿真设计的天线模型进行设计加工和实际测试,结果表明:该天线的工作频段可以覆盖以上两个频段,低频定向波束增益为7.6 dBi,高频定向波束增益为8.6 dBi;并且能实现高/低频双波段切换、全向/定向波束切换和水平面内360°波束扫描功能. 该天线具有波束切换灵活、功耗低、造价低等特点,在新一代无线通信系统中具有一定的应用价值.     

基于平面分形结构的方向图可重构天线设计

设计了一种基于二阶Hilbert分形曲线的方向图可重构天线,缩小了天线尺寸,加宽了频带,简化了制作工艺.采取有效措施改善了天线性能,使天线相对带宽由11.8％提高到87.3％,且谐振频率分别减小1.49GHz和2.14GHz.经过实物测试与仿真的结果比较可见,该天线具有频带宽,结构简单、易制作加工、性能良好等特点.     

射频开关加载的Koch振子天线研究

将射频开关和Koch分形振子天线相结合,设计了一种可工作在多个频段的射频开关加载的Koch振子天线。通过控制射频开关的通断,可使所设计的天线工作在几个不同的频段。所设计的Koch振子天线与普通振子天线相比,其长度有较大幅度的减小。HFSS软件仿真表明所设计的天线在几个不同的频段都具有良好的性能。     

一种地板加载可变电容的频率可重构天线研究

研制了一种地板加载可变电容的频率可重构微带贴片天线,该天线在UMTS(1 920~2 170 MHz)频段内连续可调。在方形贴片背面的地板上开一个矩形槽,加载一对可变电容,可以有效增长贴片表面电流的路径。通过控制可变电容两端的直流电压,改变可变电容的电容值,可使天线的工作频率连续可调。由于矩形槽和可变电容不在辐射贴片上,无需设计直流隔离区和偏置电路,降低了天线结构的复杂度。实验结果表明,天线在工作频段内的阻抗匹配良好,S11最低值小于–20 dB,各个工作频点的辐射方向图几乎不变,最大增益约为4.3 dB,可以应用在现代无线通信系统中。     

基于可重构频率选择表面的天线RCS减缩研究

针对天线雷达截面减缩问题,该文提出一种基于二极管控制的可重构频率选择表面结构,并将其用于天线的雷达截面减缩技术。论文将可重构技术应用于频率选择表面设计,使得频率选择表面可以在带通型以及带阻型之间进行相互切换。为了在保证天线辐射特性的前提下降低天线的雷达截面,该文考虑将可重构频率选择表面作为天线反射板用以置换一般的金属反射板。通过二极管导通/截断使得可重构频率选择表面反射板处于不同状态,以实现天线在不同工作状态下的RCS减缩控制及切换。仿真及实测结果表明,使用可重构频率选择表面反射板,天线雷达截面的最大减缩量可达20 dB以上,减缩角域可达-60+60,同时天线的辐射特性几乎未发生变化。该方法可在保证天线辐射特性的基础上极大程度降低天线的雷达截面,并能做到天线雷达截面减缩频段的可重构。     

新型可重构临近耦合偶极子天线阵

提出了一种可重构的临近耦合印刷偶极子天线阵。其通过控制每个振子的间距和振子偏移中心馈线的距离实现方向图的改变,提出的可重构天线阵,将形成不同方向图的偶极子天线阵嵌套排布,并通过pin管开关切换不同的偶极子辐射单元组,从而实现天线方向图的重构,改变天线的最大辐射方向。仿真结果表明在9.8 GHz的中心频点上,该天线可实现最大辐射方向在0°和40°上切换:波束指向为0°方向时,最大增益为12 dBi;为40°时,最大增益为8.7 dBi,两种工作状态下天线输入端s11均优于-30 dB,匹配良好。     

超宽带Koch分形缝隙天线的陷波特性研究

提出了超宽带Koch分形缝隙天线的设计方法。通过引入Koch分形,可显著缩小超宽带缝隙天线的体积,同时还可以通过调整分形缝隙的边界花样长度获得灵活的陷波功能。给出了Koch分形天线的设计过程,通过理论计算和尺度放大实验,研究了天线的陷波性能。实验与理论计算的良好吻合表明文中提出的方法是正确有效的。     

新型平面树状分形偶极子贴片天线的设计

提出了一种采用弧形分支的新型树状分形偶极子天线,简要介绍了树状分形天线的研究进展,设计了一种新型树状分形天线,并采用一种简单的巴伦馈电结构.二阶分形天线与0阶相比,工作频率下降了37.5%.对二阶分形天线进行了实物加工与测量,实验结果与仿真结果吻合较好.     

Researches on Reconfigurable Antenna in CEMLAB at UESTC

This paper summarizes the achievement and progress in the research on reconfigurable antenna since 2001, in Computational Electromagnetics Laboratory （CEMLAB） at University of Electronic Science and Technology of China （UESTC）. Several typical reconfigurable antennas are introduced, which can realize frequency, pattern or frequency-pattern reconfigurability by electrically controlling methods. Some techniques involved in the design and analysis of reconfigurable antennas are reported. At last, the development trend of reconfigurable antenna is predicted in the conclusions.     

一种新颖的Koch分形缝隙天线研究

设计了一种新颖的多频带天线。给出了传统矩形波导的归一化宽度公式,并介绍了Koch曲线的基本概念,利用电磁仿真软件HFSS对天线的电特性进行仿真优化。Koch分形结构具有自相似性,故天线具有良好的多频带特性,通过讨论,设计出了3个谐振频率,分别为3.9 GHz,4.5 GHz和13.4 GHz,而且该天线面积小,约为78.7 mm×40 mm。     

一种具有陷波特性的多模态频率可重构UWB天线

为了应对在超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)系统中频率可重构天线尺寸偏大、模式单一等问题,提出了一种具有陷波特性的多模态频率可重构UWB天线。该天线通过在圆形单极子的辐射贴片上添加T型枝节和刻蚀I型槽、倒U型槽,以获得UWB覆盖范围为2.7～11.6 GHz的宽阻抗带宽,并产生四个陷波带。仿真与实测表明：控制PIN二极管的偏置状态,可以实现单频段、双频段、三频段、四频段和五频段共五种频段下八种工作模式的多模态切换。此天线大小为16 mm×19 mm,较传统单极子天线体积减小了40%以上,实现了小型化。天线的最大增益为4.13 dBi,具有良好的辐射特性。     

分形理论在雷达天线中的应用

分形维数大于其相应的拓扑维数,使得分形结构在空间中能够充分填充,以八木天线阵为例,详细说明了分形理论在雷达天线中的应用,并仿真设计了一个一次迭代的六元分形八木天线。所得实测结果与仿真结果一致,说明了分形理论在雷达天线小型化设计应用的可行性和准确性,也为雷达提供了一种性能优良的天线。