新型层叠短接式微带蓝牙天线的仿真分析

为适应快速发展的蓝牙无线通信技术的要求,设计了新型层叠短接式微机械蓝牙天线,其10dB带宽达到了11%以上,辐射效率为68%,天线长度小于1/7 λ.首次将三维ADI-FDTD(the alternating direction implicit finite-difference time-domain)全波分析方法应用于该天线的建模和分析,数值模拟结果表明在计算域内网格尺寸相对于其它处网格尺寸或波长小得多的条件下,三维ADI-FDTD时域全波分析方法能更有效地模拟微机械微带蓝牙天线,并能有效地减少CPU计算时间.     

用于移动通信中的新型微机械贴片天线

近年来无线通信在全球范围内得到了迅猛的发展,对收发无线信号的天线尺寸的小型化和性能要求也在日益增加.微带贴片天线以其卓越的性能,得到了广泛应用.传统的半波天线尺寸较大,在小型通信设备中使用会出现许多问题.本文提出了一种在高介电常数上用微机械工艺制作的短接层叠式贴片天线,该天线在硅片和接地板间夹一层Tef-lon(聚四氟乙烯),这样天线的性能得到了提升,相对带宽增加到8.6%,而几何尺寸仅为波长的1/8.天线的测试方向图表明,天线靠近手机电路板时,大部分的电磁辐射会远离使用者的头部,且波束宽度可保证足够大的覆盖范围.此天线是在硅片上进行微机械加工的,可与硅和GaAs集成电路集成在一起,而不会影响电路本身.此天线可适用于移动通信设备.     

高增益蓝牙天线的设计与应用

鉴于蓝牙mesh网络节点密集部署的问题和金属物质对蓝牙天线无线信号传输的影响,通过改变倒F天线辐射臂的形状来提升蓝牙天线的增益,从而达到蓝牙mesh网络节点远距离传输无线信号的目的,同时可以保证周围金属物质不会影响蓝牙无线信号的传输,减少信号的能量损失,实现蓝牙mesh网络节点的远距离部署。这两款蓝牙天线具有小型化、高增益、高带宽的特性,覆盖整个蓝牙通信的ISM频段,采用HFSS对蓝牙天线的特性进行仿真分析,得到优化后的蓝牙天线结构参数,并制作蓝牙天线实物进行试验测试。实验结果表明:折叠天线和螺旋天线的回波损耗均小于-10 dB,带宽完全覆盖蓝牙频段,而且螺旋天线的性能更优,增益达到4.6 dB,金属环境的最远传输距离为20 m。     

硅基MEMS渐变式缝隙天线

为了增加天线带宽,提高天线机械稳定性,改善天线性能,提出并设计制作了一种工作在35 GHz的硅基MEMS渐变式缝隙天线。针对渐变式缝隙天线在毫米波频段介电常数高、衬底极薄、易碎、不易制作等问题,利用ICP深刻蚀工艺在衬底上形成了周期性通孔阵列,从而减小了衬底有效介电常数,增加了衬底厚度,同时利用共面波导-槽线对该天线进行馈电。仿真结果表明,该天线带宽为28.2%,增益为8.7 dB。采用微机械工艺对该天线进行加工,测得其带宽为13.2%。与传统天线相比,该天线进一步提高了天线衬底的机械稳定性,增加了天线带宽,且易于集成。     

微机械微带贴片天线研究

研究了以硅材料作基底的微机械微带贴片天线.采用微细加工技术,将金属导体贴片下方的硅基底背向刻蚀出一个空腔,形成硅材料和空气构成的混合结构,从而降低基底有效介电常数.对混合结构基底的等效介电常数、天线相关参数作了理论与实验比较.     

无线网络化微传感器及其嵌入式系统

首先对无线传感网络作了分类,描述了无线网络化微传感器的体系结构,提出了两种蓝牙无线网络化传感器的体系结构,其主要特征是蓝牙、RF-MEMS天线及嵌入式系统.然后,讨论了无线网络化微传感器的技术要求与关键技术,包括自适应跳频与自配置蓝牙组网等新思想;研究重点在于无线通信的稳定性与可靠性、无线组网方案及实时互联网连接.为实现环境监测并通过无线网络通信传递测量值,可设计无线网络化微传感器嵌入式系统;选用了适当型号的嵌入式处理器和uClinux操作系统,设计了系统软件、低层驱动程序、调度程序及蓝牙高层协议程序.最后,以无线远程图像监视系统作为实例加以说明.     

纳米操纵机器人及其自动化设计

在纳米技术和纳米材料领域,纳米操纵机器人已经成为一种用于分析和制作原型纳米器件的使能技术.这类纳米操纵机器人拾放操作灵活,可将单个纳米器件集成到现有的微器件中来提高微器件的总体性能和灵敏度.如今这种被称作微纳米集成装配的自动化装置不再局限于实验室使用,还需要应用于工业领域.本文综述了纳米微操作机器人的产生、集成装配和自动化等方面的基础技术,同时探讨了不同种类原子力显微镜超级探针的装配方案.     

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.     

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.     

宽频带小单元异向介质设计与负折射特性验证

本文设计了一种宽频带小单元的异向介质,经过优化,其带宽达到2．6 GHz,而其结构单元可以达到的最小长度只有0．1个工作波长。首先对该异向介质的传输特性进行了深入研究,结果表明,在9．2～11．8 GHz频段上该异向介质存在一个通带,而就是在这个频率上,该异向介质的负磁导率部分和负介电常数部分均为阻带,该结果与已报道的异向介质传输特性相一致,因此在一定程度上确定了本研究设计结果的正确性。同时,为了得到更为肯定的答案,研究中进一步针对该异向介质的负折射特性展开研究,结果表明,同样是在9．2～11．8 GHz,可以清晰地观察到由该异向介质斜折射到空气中的电磁波束与入射波束位于法线同侧。本研究提出的小单元异向介质使设计性能更为优良的微波器件,譬如小型化谐振腔,滤波器,以及高增益天线等,成为可能,而这些微波器件将在各种微波仪器中被广泛地应用。     

共形承载天线封装过程中几何缺陷的反演

共形承载天线(Conformal load-bearing antenna structure,CLAS)将微带天线和防护结构封装为一体,是一种可安装于飞行器外蒙皮的新型天线结构。针对封装过程中防护罩体内存在空腔、气泡等制造缺陷,根据透射理论和射线追踪-表面积分方法,提出一种由天线远场特性反演缺陷几何特征的方法。推导出远场到罩体透射系数以及透射系数到罩体材料厚度的两个反演公式,两者结合可实现由测量远场到罩体缺陷几何特征的反演,并进一步推广至多层罩体。通过一个12.5 GHz的4单元共形承载天线进行数值仿真试验,仿真结果表明反演模型理论精度高,有效性好。基于该算例,对所提出的反演模型进行误差分析,分析结果表明当远场测量精度满足幅度误差小于0.45 d B,相位误差小于±5°时,反演结果的误差小于10%,该精度完全可以满足工程使用的精度要求。     

GIS局部放电检测的微带贴片天线研究

本文结合实际气体绝缘组合电器（GIS）结构、运行特点，设计了用于GIS局部放电检测的外置超高频微带贴片天线（MPA）传感器，该传感器安装在GIS盆式绝缘子处，接收盆式绝缘子处泄漏的电磁波，并对周围空间电磁干扰抑制；在选择天线基板的材料、厚度、形状，以及附加阻抗匹配网络等方面进行了频带展宽。计算和实测表明，天线的有效工作频带展宽为340～440MHz，中心频率为390MHz，相对带宽25．6％，达到宽频带天线范围，并且最大辐射和接收方向上的增益达到了5．38。实验室GIS模拟装置测量表明该天线传感器性能良好，具有较高灵敏度，可用于GIS局部放电在线监测。     

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。     

基于蓝牙技术的温度数据采集系统

蓝牙技术支持点对点和点对多点的通信,支持多设备之间进行无线数据交换,可使计算机与各种便携式、移动式通信设备之间在近距离内实现资源共享,因此在各种便携式移动设备中得到广泛应用.介绍了采用蓝牙射频技术的IC的主要技术特点和性能以及nRF401模块在温度数据采集中的应用,并给出了一种简单、实用编码的无线通信协议设计和主程序、串行中断流程图.     

复合基质结构优化设计下的应变测量灵敏度提高研究

针对当前微带天线传感器应变测量灵敏度较低的问题,对基质结构进行研究,设计了一种带空气层的复合基质天线传感器.结合遗传算法应用HFSS软件对传感器结构参数进行优化设计,仿真研究最优解下的复合基质天线传感器"谐振频率-应变"关系.对所设计的复合基质天线传感器进行拉伸对比试验,其应变测量灵敏度是传统微带贴片天线传感器的3.1...     

浅议车载蓝牙技术的运用

蓝牙技术的目标是在所有移动设备之间，以及任何小范围内各种信息传输设备，乃至各种电器设备之间建立起无线链接。主要介绍了车载蓝牙技术的工作原理、特点，以及在汽车中的广泛运用。     

基于ANSYS的某天线高低温变形仿真分析

某型天线是一个垂直振子阵列激励赋形结构的相控阵天线,它的两根纵列组成了一个垂直直线阵.为了保证天线在高温或低温条件下指向精度达到系统要求,提高天线对温度变化的适应能力,特别设计了该天线结构.利用ANSYS软件完成对天线的高、低温变形仿真分析,得到在高温或低温条件下天线纵列直线的变形坐标,并提出最佳吻合直线的概念来判断天...