阻带带宽可调的小型超宽带双陷波天线

提出了一种阻带带宽可调的具有双陷波特性的小型超宽带天线,该天线由微带传输线馈电、叉型单极子、在地板上加载一对矩形加载枝节、一矩形微带和一L形微带组成;叉形单极子和一对矩形加载枝节产生超宽带辐射特性;通过在地板上加载一个矩形微带线和一个L形微带线引入了3.30~3.68 GHz和5.12~5.85 GHz两个陷波频段。天线在3.1 GHz~10.6 GHz之间回波损耗不大于10 d B,在阻带内具有良好的陷波特性。     

一种探地雷达蝶形天线及其巴伦的设计

提出了一种用于400MHz探地雷达系统新型蝶形天线及微带巴伦的设计。蝶形天线采用FR4单面印刷电路板制作,尺寸为300mm×150mm×2mm,其辐射臂由两级三角形贴片和一个半圆贴片组合而成。微带巴伦采用双面印刷电路板制作,通过在正反两面腐蚀出宽度线性渐变的金属带,构成双线-微带结构。实验表明:所设计的蝶形天线在310-460MHz频率范围内,回波损耗小于-10dB,其相对带宽分别是传统蝶形天线和相关文献报道的1.86和1.65倍,并具有较好的辐射特性。对于400MHz探地雷达系统,该天线及微带巴伦在性能上已达了要求,是有效可行的设计方案。     

一种改进的UWB平面单极子天线设计

为了改善平面超宽带(Ultra Wideband,UWB)单板子天线的性能,提出了在天线的接地板上引入圆弧形切口和将方形接地板的直角改成圆角的设计方法,经过此方法改进后的天线其表面电流分布发生了改变,天线的阻抗特性得到改善,工作带宽进一步扩展,完全覆盖了美国联邦通信委员会(FCC)规定的超宽带工作频段(3.1～10.6)GHz.采用电磁场仿真软件Ansoft HFSS对天线的性能进行仿真,并绘制天线的方向图,仿真结果表明改进后的天线在较低频率几乎实现了全向辐射的方向性,同时也为验证了此改进方法的可行性及有效性.     

可用于WLAN的紧凑型双频MIMO天线

设计了一款能覆盖WLAN的2.45 GHz和5 GHz频段的紧凑型双频MIMO天线。天线由两个辐射单元组成,两个天线辐射单元结构相同且方向对称,采用了微带馈电的馈电方式。该MIMO天线单元为一个F型天线,两个分支分别谐振在低频和高频频段。在两个单元天线之间加入了两条I型的地板枝节和一条地板缝隙作为隔离结构,以对MIMO天线的隔离度进行优化改善,实现了天线的小型化。经实物测试结果表明,该天线覆盖在2.39～2.50 GHz和4.75～5.89 GHz两个工作频段,且所有工作频段的隔离度均小于-15 dB,在实际工程应用当中可以满足WLAN的要求。     

一种新型共面波导馈电宽带圆极化天线

提出了一种共面波导馈电的新型宽带圆极化方形缝隙天线,在地板上的对角上加载E型缝隙激励宽带圆极化辐射,并采用加载L型缝隙,以及在馈线中开缝隙来改善天线的圆极化性能。仿真结果表明,天线的3 d B轴比带宽可达到39.26%,回波损耗小于-10 d B的阻抗带宽可达63.29%。     

60 GHz贴片天线用低温共烧陶瓷基板的微机械加工

为有效提升60 GHz贴片天线及阵列的辐射带宽,提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板.通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构,充填可挥发牺牲材料,完成基板叠压、烧结,待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构.设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品.对天线设计电性能进行全波分析,并测试了微流道散热特性.实验结果表明:提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题,制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1,总长为12 mm,总层厚为1.4 mm;内嵌微流道横截面为200 μm× 200 μm,长度达25 cm以上;内部光滑,基板表面贴装发热功率密度达2 W/cm2的功率器件时提供40 K以上的冷却能力;基板经过微机械加工后,天线的辐射带宽可从2.7 GHz增加到5.3 GHz,而增益的损失甚微.这些结果显示,用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽,为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持.     

基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X(8～12 GHz)和Ku(12～18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点。该超表面能够实现从7.595 GHz到17.712 GHz超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为1.6 mm时,在相对带宽为79.9%的7.595～17.712 GHz频带上,超表面极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为0.3 mm时,在相对带宽为12.30%的10.864～12.288 GHz频带上,超表面具有线极化向圆极化转换的功能;在相对带宽为3.54%的7.328～7.592 GHz频带上,超表面的极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。样品制备及其极化转换特性测试结果表明：实验结果与仿真结果的相对误差为4.20%,理论设计与实验验证结果一致,进而验证了的跨X和Ku波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性。     

一种基于超材料的宽频带定向性微带天线

针对传统微带天线频带窄,增益低等不足,通过在天线的辐射贴片和接地板上分别刻蚀花型和十字交叉缝隙图案,设计并制作了一种基于超材料的宽频带定向性微带天线。刻有图案的金属贴片和接地板间形成电容感应等效回路并改变了天线电磁场的辐射方向。天线电磁场的辐射方向主要集中在水平–x方向而不是传统微带天线的垂直方向。相比传统微带天线,该设计天线的性能得到明显改善。仿真结果表明:天线的工作带宽为3.5~11.6 GHz(是传统微带天线的23.8倍),相对带宽为107.3%,在整个频段内天线的电压驻波比小于2,增益均大于5 d B。测试结果表明:设计天线的工作带宽为2.82~12.69 GHz(是仿真模型的1.22倍),相对带宽为127.3%。该设计天线可广泛地用于弹载天线,炮瞄雷达,卫星通信网络、汽车雷达等。     

基于波导功分馈电的CTS阵列天线设计

本文设计了一种具有高增益、高效率、低损耗特性的16单元连续横向枝节(continuous transverse stub,CTS)天线阵列。该天线的辐射枝节部分采用了串联的结构来降低损耗,从而提高辐射效率,并且使用了功率分配器和辐射器组合的方式给CTS阵列天线进行馈电,改善了CTS阵列天线的阻抗匹配和方向性,使天线可以在双频段工作。对设计的天线采用电磁仿真软件HFSS进行仿真优化,仿真结果表明,CTS阵列天线在75～80 GHz和85～89 GHz双频带内S11值小于-10 dB,工作频率在78.8 GHz时增益为28.6 dB,在87.5 GHz时增益为28.4 dB,天线效率均超过50%,主瓣波束宽度为4.4°。     

孔径耦合微带天线阵互耦的抑制(英文)

本文提出了一种在金属板开4个半圆缝隙来抑制微带天线阵阵元之间耦合的方法.微带天线阵为4单元结构,天线为双层介质层.通过在圆形贴片45°方向开矩形缝隙来实现圆极化特性,利用孔径耦合馈电及反向馈电原理,保证相邻的2个单元均有90°相位差.在金属板上对称地开4个半圆形缝隙切断了单元间的耦合电流场,抑制了表面波,降低了单元间的耦合效应.仿真结果显示,当在接地板上对称地开4个半圆形缝隙后,微带天线阵的耦合系数明显降低,旁瓣与后瓣电平被有效地抑制,天线的增益增加.因此,这是一个十分有效的抑制微带天线阵阵元间耦合的方法.     

基于MEMS硅基底的L波段圆极化微带天线的研究与设计

对所设计的以硅为基底,中心频率在1.9GHz的圆极化微带天线进行了介绍.由于硅的介电常数较高,导致天线效率很低,在高频率段容易产生表面波,所以采用挖空气腔来降低相对介电常数.设计出的微带天线尺寸为55 mm×55 mm,尺寸较大,因而采用了加载和曲流技术来减小天线的尺寸.在此基础上设计出2×2天线阵列,并用HFSS进行仿真,方向图和增益均达到要求.     

A Microwave Free-Space Method Using Artificial Lens with Anti-reflection Layer

This paper describes a microwave free-space method using flat artificial lens antennas with anti-reflection layer. The lens antenna is made of an artificial material of metal particle. Comparing with our previous study, Anti-reflection (AR) layers are supplemented to the lens in this study to obtain a wave matching on the air-lens interface. The improved lens is in a disk shape of 50 mm diameter and 5.9 mm thickness. The lens is applied in a free-space setup, in which it is set in front of a patch antenna resonating at 15 GHz to get a high gain. The free-space setup is used to measure microwave attenuation and phase shift through a sawdust sample. The experimental results show that the multiple-reflection in the free-space method becomes small, because the reflection on air-lens interface has been reduced. The proposed AR lens antenna is flat and very small in the size. It is possible to construct a very compact and low cost free-space setup using the improved lens.     

Radiation Characteristics of Rectangular Patch Antennas with an Array of Pins

The patch antennas with an array of pins (pin array patch antennas) with excellent radiation characteristics are investigated for various substrate thicknesses.The radiation in the horizontal plane of a pin array patch antenna is very small campared to that of a conventional patch antenna.And the increase of forward radiation and the decrease of backward radiation of a pin array patch antenna are tained than these conventional one's.Also the half-power beamwidth of E-plane radiation pattern of a pin array patch antenna is narrower compared to that of the conventional so that the directivity is improved.     

基于结构合成法的微型化双频WLAN印刷天线设计

针对当前WLAN技术的快速发展和已有的双频WLAN印刷天线存在增益不足、带宽较窄、尺寸偏大、制作成本高等缺陷的现状,本文借鉴了传统倒F印刷天线和蛇形单极子印刷天线的设计经验,提出了一种新的双频印刷天线设计方法,即结构合成法,并采用该方法设计了一种应用于IEEE 802.11a标准和IEEE 802.11b标准、占用面积仅13.6 mm×9.3 mm的新型微型化双频WLAN印刷天线。采用Ansoft HFSS对比研究了合成前后单频天线和双频天线的性能变化情况,并对双频天线的主要结构进行了分析和优化。仿真结果表明,天线在2.45 GHz和5.45 GHz两个谐振频点上的最高增益分别达2.74 d Bi和2.44 d Bi,相对带宽分别为15.5%和10.6%。此外,文中采用矢量网络分析仪对天线实物进行了测试,实测结果与仿真结果吻合,天线在低频和高频的谐振频点分别为2.53 GHz和5.71 GHz,S11-10 d B的有效带宽分别超过了400 MHz和500 MHz,展现出了良好的带宽特性。     

大型天线背架制造平面度控制工艺研究

大型天线背架是用铝质型材拼焊而成的桁架结构,外廓尺寸为2639mm×2620mm×230mm,长、宽度尺寸较大,厚度尺寸较小,刚度低,焊接、加工等都会产生较大的变形。天线背架顶部由380个槽的槽底组成平面的平面度要求为0．25mm。控制制造过程中的变形,特别是控制加工380个槽的变形,保证其槽底的平面度0．25mm的要求,是制造天线背架的核心,也是工艺的难点。本文阐述了天线背架制造过程中,控制变形的工艺流程和工艺手段,重点阐述了380个槽加工及保证槽底平面度的夹具,以及其设计原理和调整方法。     

Radiation characteristics of ring patch antennas with capacitive feed patch

Ring patch antennas have the characteristics of electrically small size as decreasing the width of the conducting portion compared to those of conventional patch antennas.In the ring patch antenna,using capacitive feed method is suitable for impedance matching.The effect of the size of the feed patch on the input impedance of the square ring patch antennas are analyzed and radiation patterns of the square ring patch antennas are compared to that of a square conventional patch antenna by the simulated results.     

接地板变形对微带阵列电性能影响的仿真分析

针对微带阵列天线在制造与使用过程中接地板存在变形的情况,仿真分析了碗状与正弦周期2种结构变形对天线电性能的影响。首先将结构规则的微带贴片天线等效为2条辐射缝隙,研究了其接地板变形对其端口特性与辐射性能的影响。然后通过改变贴片长度和馈电点位置调整了天线的谐振频率和阻抗匹配。在此基础上,建立了矩形排布的4×4贴片阵列,分析了接地板碗状变形与正弦周期变形对阵列辐射性能的影响。仿真数据与图表反映了接地板变形对阵列天线电性能的影响规律。     

基于矩形贴片天线的应变传感器模拟与测试

当贴片天线经历应变时,天线形状发生改变,导致其谐振频率发生偏移。基于此原理,提出采用矩形贴片天线的应变传感器测量结构中的应变。采用了2.4GHz的1/4波长矩形贴片天线作为应变传感单元,首先,利用HFSS~(TM)软件设计应变传感器的尺寸参数,分别模拟该天线在长度与宽度方向经历拉应变时的谐振频率偏移;其次,分别将贴片天线以纵向、横向的方式粘贴在铝板上进行了受拉实验;最后,利用网络分析仪获得天线的谐振频率。模拟与测试结果表明,天线的谐振频率偏移与天线长度方向上的应变具有良好的线性关系,同时,天线宽度方向上的应变对其谐振频率的影响较小。     

Improvement of 5.8 GHz Band Patch Antenna with Metamaterial

A patch antenna,a metamaterial patch antenna and a proposed metamaterial patch antenna,are simulated and compared.Simulation results show that the proposed antenna can concentrate so well radiation energy into broadside direction that the antenna gain is increased and the side lobe level is decreased.Therefore,the gain of the proposed metamaterial patch antenna is improved by 2 dB than that of the ordinary metamaterial patch anterma.