家用平面微带天线基板设计

文章介绍了平面微带天线的结构和其对基板材料的要求,对各种微波基板的介电性能进行了分析比较,选择了聚苯乙烯覆铜板作为家用平面微带天线基板材料,并探讨了聚苯乙烯覆铜板制作工艺路线和研究方向。     

基于复合超介质基板的微带天线设计与分析

利用方形开口谐振环、微带线和缺陷地结构建构了一种结构较为简单、便于调节的腔体型结构超介质.仿真结果表明,设计的超介质在1.0～3.6GHz、3.8～7.1GHz和7.2～8.0GHz三个频段内均具有等效介电常数和等效磁导率小于零的左手材料特性.将超介质单元周期性地镶嵌在一种普通多频微带天线的介质基板内,实现了基于复合超介质基板天线.测试结果表明,在工作频率为1.61,3.44和3.9GHz的微带天线中加载这种超介质结构覆层后,其谐振频率分别降低了60,70和40MHz,同时将4.53～4.80GHz和4.97～6.00GHz两个工作频段扩展为4.6～6.0GHz的超宽带.所设计的天线整体性能良好,且满足了WLAN在5GHz通信频段的要求.     

微带天线的设计与应用

简要介绍了微带天线的理论及设计,并利用电磁场仿真软件对设计的微带天线进行了仿真,描绘了微带天线的各性能特征。并提出它在实际应用中的情况。     

基于微带天线的带宽展宽方法研究

微带天线是一种典型的窄频率带宽天线,在高频情况下尤其如此。在本文中,使用了微带天线的两个模来计算矩形微带天线的输入阻抗。通过使用TE0 1模和TM 01模,在更高的介电常数下计算,相关带宽可以从0.7%增长到2.7%。同时给出仿真结果。     

共基板微带天线隔离技术研究

对共介质基板结构微带天线的隔离措施进行了论述.通过分析天线基板表面波耦合现象及数值仿真结果,总结了改善该结构天线隔离度的一般规律.提出一种改进型微波光子晶体结构,创新性地将其用于天线间隔离,其性能明显优于普通的隔离措施.制作了试验实体,测量数据与数值仿真吻合较好,验证了隔离措施的有效性.所得结论和试验结果为改善相似结构天线的隔离度提供了依据.     

演化算法在微带天线优化中的应用

将演化算法和高频电磁仿真软件与矩阵实验室应用程序编程接口(High Frequency Structure Simulator-Matrix Laboratory-Application Programming Interface, HFSS-MATLAB-API)应用到微带天线的优化中,详细叙述了该方案优化微带天线的步骤,讨论了在优化过程中会遇到的一些常见问题,如基因串的定义、遗传算法结合HFSS-MATLAB-API计算个体的适应度值、适应度函数的设计、遗传策略的考虑等.优化出了一副频率可重构微带天线,该天线通过开关的闭合和断开可动态地工作在S波段和X波段.     

基于FDTD的宽带微带天线的研究

用时域有限差分法（FDTD）对微带天线建模，用仿真软件empire获取数据，可以在宽频范围内观察微带天线的辐射过程，方便的获得天线的输入阻抗、带宽和方向图等特性，利用Matlab对仿真数据进行后处理可以得到方向性系数等参数。文中用该方法设计了一个中心频率为10．37GHz，相对带宽21．7％的宽带微带天线，得到了较好的参数。为工程实际中微带天线的设计与分析提供了参考。     

高分子磁性基板微带天线的设计

以高分子磁性材料（JV-5）为基板,通过在辐射贴片上采用I型缝隙加载的方法实现微带天线的小型化多频段特性,利用基于有限元法的电磁仿真软件HFSS13.0对天线的特性进行了仿真,仿真结果表明,该天线在回波损耗S11〈-10d B时,其工作频段为2.33~2.61GH、3.57~4.30GHz、4.80~5.57GHz,相对带宽分别达到了11.4%、19.2%、14.7%。     

基于显卡的微带天线谐振频率神经网络建模

谐振频率是微带天线(Microstrip Antennas,MSA)设计过程中最重要的一个参数.针对粒子群神经网络(Particle Swarm Optimization-Neural Network,PSO-NN)对矩形MSA谐振频率建模所面临的计算时间过长以及模型精度不高等问题,提出一种基于图形处理单元(Graphic Processing Unit,GPU)技术的并行处理解决方案.该方法使用粒子与线程一一对应的并行策略,通过并行处理各个粒子的计算过程来加快整个粒子群的收敛速度,从而减少NN的训练时间.在统一计算设备架构下对矩形MSA谐振频率进行了PSO-NN建模,数值计算结果表明:相对于CPU端串行PSO-NN,GPU端并行PSO-NN在寻优稳定性一致的前提下取得了超过300倍的计算加速比;在GPU端大幅增加粒子数,能在运行时间增加极为有限的情况下大幅降低建模的网络误差.     

基于神经网络集成的微带天线谐振频率建模

谐振频率是微带天线设计过程中最重要的一个参数,直接决定设计的成败.提出基于十进制粒子群优化(DePSO)算法和二进制粒子群优化(BiPSO)算法的选择性神经网络集成方法,通过粒子群优化(PSO)算法合理选择组成神经网络集成的各个神经网络,使个体间保持较大的差异度,减小"多维共线性"和样本噪声的影响.为有效保证PSO算法的粒子多样性,在迭代过程中加入混沌变异策略.仿真试验表明:混沌PSO算法可以有效提高神经网络集成的泛化能力,基于混沌PSO算法的选择性神经网络集成所建立的微带天线的谐振频率模型好于此问题的已有结论.     

基于微带贴片天线的微流控传感器研究

食用油经高温加热后,其相对介电常数和质量会发生改变,测量食用油的相对介电常数可以检测其 质量。文中提出了一种检测食用油质量的新型微带贴片天线传感器,通过测量输入反射系数的谐振频率的共振偏 移来测定不同介电常数的食用油,工作中心频点为1. 43 GHz 和2. 68 GHz。该设计基于谐振方法,采用基板集成波 导结构结合1~3. 2 GHz 工作频率的五角形缝隙天线,可提供最佳传感精度。该装置可以检测不同介电常数的油脂 类液体,测量的相对介电常数是复介电常数的真实部分,范围从2. 41 到2. 83。因此,所提出的贴片微流控传感器可 用于食用油质量的测定,具有良好的应用潜力。     

一种以空气为基板的圆极化微带天线的设计

设计了一种以空气为基板的超高频（UHF）圆极化矩形微带天线。该天线通过在微带贴片四周与中心开槽,减小了天线尺寸,实现天线圆极化的性能。进一步研究了天线的参数对圆极化性能的影响,通过天线参数的优化,使天线达到了良好的圆极化性能。     

基于时域有限差分法的微带天线分析

微带天线具有许多优点,在许多领域得到广泛应用。为精确设计微带天线,需了解描述天线性能的电参数。介绍了一种数值分析方法——时域有限差分法（FDTD）,从Maxwell旋度方程出发推导FDTD差分格式计算过程,总结出分析电磁问题的一般步骤,并采用FDTD分析了一款典型的微带天线。和电磁仿真软件XFDTD仿真结果相比较,可以看出FDTD计算结果与软件仿真结果吻合得很好。     

高分子磁性基板微带天线设计及应用

高分子磁性微带天线单元与磁性微带天线阵具有普通微带天线所不具备的体积小、频带宽、工作环境温度达-40℃~ 50℃等优点。该文采用商用软件对此天线阵进行仿真设计,并制作了1 024单元微带矩形贴片组成的阵列天线,对其电性能进行了测试,结果表明计算与测试基本相符。最后用此天线接收了若干卫星上的Ku波段电视信号,效果良好。     

基于卦型基元的高增益超材料微带天线拓扑优化

针对超材料微带天线在拓扑优化中存在基元结构复杂导致加工高精度要求等问题,本文提出了一种极简设计理念——卦型基元;并基于卦型基元完成了超材料微带天线的拓扑优化设计,在保证天线高增益性能的同时,超材料结构构型简洁从而具有良好的可制备性。超材料结构由固定的圆弧基元和变化的卦型基元组成,其中卦型基元中每条卦线对应一个设计变量,每个设计变量的取值规则为1 对应连续卦线、0 对应断口卦线。继而以天线增益最大化为目标函数、工作频率24 GHz 为约束建立超材料微带天线设计的拓扑优化模型;并基于遗传算法的求解策略分别研究了对称型和非对称型超材料微带天线算例。分析结果表明基于卦型基元的超材料微带天线增益均得以显著提高,且四重卦线基元结构具有更大的增益;超材料结构的对称性可以保证辐射方向为Z 轴主方向;样品制备效果验证了卦型基元超材料微带天线的良好制备性;对拓扑优化设计的深入分析发现,相比方格子基元,卦型基元设计更具有高效性。最后从天线的表面波角度阐释了其高增益性能的机理。     

C波段超材料基板高增益微带天线

针对普通微带天线增益较低的缺点,在普通微带天线上引入带有双面树枝状结构的新型负磁导率材料作为天线的基板,设计了中心工作频率为5.28 GHz的微带天线,对此天线的性能进行了研究.结果表明,通过引入负磁导率材料,天线的性能有了显著的改善,侧向辐射减弱,前向辐射增强,相对于普通微带天线,负磁导率材料微带天线的增益最大提高了2.47 dB,E面方向图的半功率波束宽度收缩了21.93°.     

层状磁电复合基板微带天线设计及应用

 本文提出一种新的小型化、宽频带微带天线.采用以层状磁电复合材料为基板的微带天线形式,推导了设计公式并给出计算结果.与介质基板矩形微带天线相比,该磁电复合基板天线的尺寸缩小了40%多,而带宽约为6%,是介质基板天线4倍.     

基于传输线模分析法的2G Hz矩形微带天线设计

在现代通信系统中,微带天线以其体积小、便于实现线极化或圆极化,并能很好的适用于双频工作的优点,被广泛的应用在2G移动通信通信系统中。本文采用传输线模分析法设计了一种适用于3G移动通信系统的2GHz矩形微带天线,并通过仿真及优化,改进了天线的增益和效率。     

基于遗传算法的微带天线优化

微带天线具有质量轻、体积小和易于制造等优点,已广泛应用于个人无线通信中。文中将遗传算法和HFSS-Matlab-API接口程序应用到微带天线优化中,设计了一套基于遗传算法和HFSS的天线优化方案。针对微带天线带宽窄的缺点,成功利用该方案优化出了一种宽带E形微带天线的尺寸以及馈电位置,带宽由一般微带天线约5%展宽到30%左右。