一种平面小型化超宽带天线的设计

提出了1款小型化单极子超宽带天线。该天线印刷在厚度h=1.0mm,介电常数εr=4.4的FR-4环氧树脂介质板上,主要由类似矩形辐射面、阶梯型接地面组成,总尺寸为33mm×28mm×1mm,满足小型化的设计要求。天线具有3.1～12.5GHz的可用超宽工作带宽(相对带宽达到120.5%)、良好的全向辐射特性、较高的增益和较小的群延时。同时,为了抑制来自全球微波互联接入系统(Wimax,3.3～3.6GHz)或无线局域网系统(WLAN,5.15～5.35GHz,5.75～5.825GHz)的干扰,利用在矩形辐射单元上蚀刻不同长度的C型槽的方法,使天线分别在频谱3.16～3.93GHz或5.11～5.89GHz上具有带陷特性。另外,文中给出了超宽带辐射单元尺寸和陷波槽总长度的估算方法。     

一种紧凑型三陷波UWB-MIMO天线的设计

提出了一种紧凑型的三陷波超宽带多输入多输出(ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线,将半圆形与 正六边形结合作为辐射贴片,接地板引入带“梳子”缝隙状 T 型枝节来实现较高的隔离度,天线尺寸为 36 mm×18 mm×1. 6 mm。 通过在辐射贴片上刻蚀倒“Ω” 形槽,在馈线上刻蚀类“U” 形槽以及贴片旁引入类“U” 形枝节的方式实现 WiMAX( 3. 3 ~ 3. 6 GHz)、WLAN 部分频段(5. 725~ 5. 825 GHz)和 X 波段下行频率(7. 25 ~ 7. 75 GHz) 3 个频段的陷波。 仿真与实测结果均表 明,该 UWB-MIMO 天线的工作带宽为 1. 9 ~ 10. 6 GHz,相对带宽达到 139%,3 个陷波频段为 2. 9 ~ 3. 7 GHz、5. 6 ~ 6. 0 GHz 和 7. 05~ 7. 76 GHz,且隔离度大于 20 dB,包络相关系数 ECC<0. 003,说明天线在各方面特性良好,可以满足 UWB-MIMO 天线的 要求。     

频率可重构超宽带天线

设计了一个可重构阻带超宽带天线,它是将可重构天线技术运用到超宽带天线的设计中.该天线以印刷单极子椭圆天线为原型,为了扩展天线的阻抗带宽,在背面接地板进行适当的修改,即在地板的上面两侧开2个三角形的缺口,中间开一个矩形的缺口.超宽带天线的的阻抗带宽为2.8～11 GHz.在该椭圆天线的基础上,在馈线部分进行适当的开槽产生阻带效果,并加上2个理想开关,通过控制2个理想开关的通断,实现在3.3～3.7 GHz、5.15～5.825 GHz、8.0～8.4 GHz频段阻带可重构,理论和实际测试表面该天线能够满足超宽带天线的应用,并且能够实现可重构阻带的作用.     

CPW馈电的高隔离度一阻带UWB-MIMO天线设计

针对目前超宽带多输入多输出( ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线仍存在的尺寸大、端口隔离不 够高、抗干扰能力弱等缺陷,设计了一款使用共面波导馈电( coplanar waveguide feed,CPW) 馈电的小型化具有陷波特性的 UWB-MIMO 缝隙天线,通过将方形辐射贴片切角来拓宽带宽,两天线单元地板互联,并在天线单元间增加栅栏形解耦枝节来 提高天线的隔离度。 天线尺寸仅为 30 mm × 56 mm × 0. 8 mm。 此外,在方形辐射贴片上刻蚀了开口谐振环( split ring resonator,SSR)结构的 C 形槽,可滤除 WLAN 频段信号( 5. 15 ~ 5. 85 GHz)对 UWB 系统的干扰。 天线的实测结果表明,该天 线工作频段为 2. 73 ~ 10. 71 GHz,端口隔离度小于- 20 dB,包络相关系数 ECC< 0. 01。 实验结果表明该天线适用于 UWBMIMO 通信系统。     

紧凑型超宽带 MIMO 天线的研究

针对当前超宽带多输入多输出(UWB-MIMO)天线存在尺寸大、隔离度低等缺陷,设计了一款紧凑型UWB-MIMO天线,天线尺寸仅有41 mm×25 mm×1.6 mm。通过扳手形微带馈线扩宽天线的带宽,在天线的接地平面上引入锯齿形和梳状电磁带隙结构以获得较高的隔离度;加载C形枝节形成陷波以抑制X波段的下行频段对超宽带系统的干扰。实验结果表明,所设计的UWB-MIMO天线的阻抗带宽为3.1～12.0 GHz,陷波频带为7.0～7.9 GHz;在整个工作带宽内,隔离度大于20 dB。设计的UWB-MIMO天线具有良好的辐射特性、稳定的增益和较低的包络相关系数(ECC<0.006),适用于UWB-MIMO系统应用。     

L~Ka波段MEMS单刀七掷开关的设计与研究

针对目前MEMS单刀七掷开关体积大、插入损耗及隔离度较差的问题,设计了一种基于“米”字型功分器的单刀七掷MEMS开关,通过HFSS软件对射频MEMS开关单元和“米”字型功分器进行设计,对开关的S参数、驻波比进行了仿真研究,并采用COMSOL软件对射频MEMS开关单元进行机械性能分析。结果表明,在1~40 GHz频段内,单刀七掷MEMS开关各个端口的插入损耗≤0.45 dB@40 GHz,隔离度≥29.5 dB@40 GHz,驻波比≤1.45,且体积仅有0.65 mm×0.5 mm×0.5 mm。此设计可与滤波器、衰减电阻、天线等集成,应用于多通道可调谐MEMS器件中,在卫星通信、雷达、和微波测试领域中具有一定的应用价值。     

六频段手机天线的设计

提出了一种应用在手机终端上,同时能够覆盖无线通信频段中六频段的新型天线设计。在设计中应用到了多个短截线和条带线来产生多频段。整个天线包括接地面在内的体积是38mm×140mm×7mm。该天线能够工作在LTE700、AMPS800、GSM900、ISM/Bluetooth、WLAN和WiMAX这6个频段。根据计算、仿真优化的尺寸,对天线原型进行了制作与测试,在最后给出了软件仿真结果和实际测试结果,结果显示两者基本吻合。     

一种具有双频段的新型分集微带天线设计

提出了具有高隔离度的新型双频分集微带天线。天线的辐射单元由2个对称的非均匀圆环单极子组成,为了提高隔离度,天线的去耦结构采用分离式接地平面,并在接地平面上引入T形分支结构。分析了天线关键结构参数对天线性能的影响,实际制作了天线,给出了所设计天线的仿真与测试结果,二者吻合较好。所设计的天线具有2.4～2.484GHz WLAN和3.4～3.69GHz WiMAX 2个工作频段,在2个频段中,天线具有较好隔离度(S12<-20dB)。同时,它的辐射区域空间互补,可有效克服多径衰落,提高系统性能。     

弱场自解耦极近距离MIMO天线设计

为了抑制极近距离多输入多输出(MIMO)天线单元间的强耦合,提出了一种将MIMO天线单元的馈电位置邻近排布在激励天线单元电磁场弱场区的解耦方法。其中电磁场弱场区域主要通过改变微带天线的馈电结构产生。为了满足项目特殊需求,首先,设计了一款边到边距离为1 mm(0.011λ₀,λ₀为中心频率3.5 GHz时的自由空间波长)的二单元MIMO天线,仿真和实测结果表明,相比参考天线,利用该解耦方法使MIMO天线在工作频段内的隔离度最大改善了42 dB。进一步地,将改进天线单元沿120°分布构成一款三单元MIMO天线,该天线边到边最小距离仍然为1 mm。实验结果显示在工作频段3.45～3.55 GHz范围内,单元间的耦合抑制大于30 dB;在中心频率3.5 GHz处,测试的最大隔离度为52 dB,且各天线单元的反射系数不受影响。值得一提的是,所提出的解耦方法与传统方法相比,在减少互耦时不需要额外的解耦电路和结构,具有良好的应用前景。     

一种双频段方向图可重构的方形天线的设计

提出了一种新型的双频段方向图可重构方形天线。该天线由贴片-槽-方形环及四个带 U 型槽的类喇叭形寄生单元构成。通过改变 U 型槽结构的深度,天线可分别工作在2.45 GH 和5.25 GHz 两个频点。通过控制贴片-方形环-喇叭形寄生单元之间通断,选择相应的寄生单元,天线可分别在θ=45°和θ=90°平面上实现4个方向的定向辐射。该天线在2.42~2.52 GHz 和5.21~5.32 GHz 两个频段上具有较好的定向性,适用于抗干扰性能要求较高的多频点工作的无线通信系统。     

共面波导馈电的超宽带天线研究

设计了一种共面波导馈电的超宽带(UWB)天线,其阻抗带宽达到341%。所设计的天线印刷在尺寸为28mm×21mm×1.6mm,介电常数为2.65的聚四氟乙烯介质基板上。同时为了实现该天线与WLAN(5.725~5.825GHz)系统的协同工作,本文在共面波导的地面上刻蚀一个矩形槽,实现UWB与WLAN系统的兼容。利用高频结构仿真软件HFSS对影响天线性能的主要物理参数进行仿真、分析和优化,得到天线的优化尺寸。实验结果表明,该天线比传统微带贴片天线性能有了较大的提高,从而表明了利用共面波导馈电和刻蚀矩形槽的天线设计方法实现多种宽带通信系统兼容的可行性和有效性。     

一种提高全向水平极化天线带宽的设计

设计了一种新型带微扰的宽带全向水平极化天线,通过天线正面的弧形偶极子的阶梯状边缘和背面的正方形微扰提升天线带宽.利用CST仿真得到最优的参数解,并制作实物进一步验证天线带宽.四对弧形偶极子组成一个圆环,每对弧形偶极子对应一个方向,并通过宽带巴伦均匀同相馈电,模拟载有均匀同相电流的圆环以实现全向水平极化.天线相对带宽50％(1.71～2.85GHz),并且在1.71～2.55GHz间拥有较高增益(2～4dBi).该天线结构简单、紧凑、低剖面,特别适合于室内基站建设.     

L波段多频微带天线设计

为了实现在L波段激励起多个谐振点,并利用各个谐振点尖锐的选择性以提高系统的抗干扰性,采用在圆形辐射贴片上开圆环形缝隙,同时加载2个短路片的设计方法,设计一款工作于L波段的多频微带天线.通过3维电磁仿真工具HFSS进行实验,其结果表明:当两个短路片的夹角为90°正交,而且馈电点距离圆心的距离为25 mm时,天线产生3个谐振频点:1.3、1.53、1.67 GHz;低频点与高频点的频差可达370 MHz.这种多频点天线适合于跳频与多频通信系统,而且其高度只有1 mm,符合平面化应用的需求.     

Small-size scarecrow-shaped CPW and microstrip-line-fed UWB antennas

In this paper, a scarecrow-shaped ultrawideband (UWB) antenna is presented using CPW and microstrip line feeding. The physical dimensions of the proposed antennas are \(25 \times 20 \times 1.6\,\hbox { mm}^{3}\), in which the modification in the ground is made by etching two half-circle and square slots symmetrical with respect to center feed line. The measured impedance bandwidth (return loss \(<\,10\,\hbox {dB}\)) obtained for CPW-fed antenna is 147.13% (2.51–16.48 GHz), and for microstrip-line-fed antenna it is 139.88% (2.86–16.17 GHz). Various antenna parameters for both the designs are calculated, such as gain, radiation pattern and group delay which are quite acceptable for UWB applications. The proposed designs are first simulated by the CST Microwave Studio, and optimized designs are fabricated. The simulated and measured results are compared for the validation of the design.     

A miniaturized slotted multiband antenna for wireless applications

A novel miniaturized slotted multiband antenna is presented in this article. The antenna consists of a kite-shaped slot in the radiating patch to obtain miniaturization, C- and G-shaped slots in the ground plane to incorporate multiband operation and a microstrip feedline to obtain an impedance matching. The aforementioned miniaturization method results in about 50% reduction in active patch area and about 36% reduction in volume of the proposed design, as compared to the conventional antenna. G-shaped slot is used to obtain operations at 3.6 and 5.8 GHz, while C-Shaped slot is used to obtain operations at 6.9 and 9.5 GHz. The antenna has an active patch area of only 384 \(\hbox {mm}^{2} (24\times 16\,\hbox {mm}^{2})\), and the entire performance analysis of the antenna are carried out using HFSS v.13.0 simulation software. The proposed design operates at about 3.58 (WiMAX), 5.9 (WLAN), 6.72 (Satellite TV), 8.51 and 9.76 GHz (X-band) with \({S}_{11}<-\,10\,\hbox {dB}\) bandwidth of about 1.95% (3.54–3.61 GHz), 3.5% (5.88–6.09 GHz), 1.7% (6.68–6.80 GHz), 4.4% (8.36–8.74 GHz) and 3.96% (9.4–9.78 GHz), respectively. The proposed structure is compact in size, simple in construction, low profile, easy to fabricate, exhibits good impedance matching, moderate gain and stable radiation characteristics across the operational bandwidths.     

宽频带的微带等角螺旋天线设计

为了实现宽频带天线指定方向的高性能辐射，设计了一种宽频带的微带等角螺旋天线。为实现阻抗匹配，天线馈电部分设计了一种指数渐变式微带巴伦结构。经过实物测试参数，结果表明加入了指数渐变巴伦结构后天线实现了良好的阻抗匹配并具有良好的宽频带特性，其工作带宽为1.74～4.82 GHz，回波损耗最低达- 30 dB。同时设计了一个平底型金属反射腔用于反射背向电磁波，在保持宽频带工作特性的同时，使天线具有了良好的单向辐射特性，天线在整个工作频段内的增益均大于6 dB，与传统的螺旋天线相比，具有宽频、定向、高增益的特点，具有一定应用前景。     

应用于ISM频段的小型双频微带天线

针对现代无线通信系统小型化、便携式的发展趋势,提出了一种新型的应用于ISM频段的小型双频微带天线,该天线成功覆盖了部分ISM频段(433.05~434.79MHz、2.4~2.5GHz)。蜿蜒的曲流结构,使得电流分布长度增加,从而使天线尺寸成功缩小到30mm×25mm内。加载技术的应用,实现了天线的双频特征。根据天线尺寸,做出了实物并与仿真结果进行比对。测得实际带宽:低频部分(428~440.6 MHz)、高频部分(2.39~2.51GHz);实际增益:低频部分为-4.11dBi、高频部分为1.57dBi,与仿真结果基本吻合。     

Slot loaded rectangular patch antenna for dual-band operations on glass-reinforced epoxy laminated inexpensive substrate

This paper presents a straightforward design and analysis of rectangular radiating patch with narrow slots and microstrip line fed patch antenna for dual band operations. A parametric analysis has been carried on during the design process for finding the desired resonant frequencies. The final design concept of the antenna has been validated through fabricating the antenna prototype and then measuring its characteristics. The proposed antenna is implemented by using cost effective FR4 substrate, which comprises of vertical narrow slots on the radiating element and partial ground plane. The experimental results of the antenna prototype show the impedance bandwidth ( \(<-10\) dB reflection coefficient, S11) 396.4 MHz (286.9–683.3 MHz) and 310 MHz (4.28–4.59 GHz) with center resonant frequency 460 MHz and 4.5 GHz respectively. The proposed antenna has achieved 6.6 dBi average gain with 85 % average radiation efficiency for lower band and 9.7 dBi average gain with 88 % radiation efficiency for upper band. The bandwidths of the antenna are broader enough to cover medical telemetry communications, UHF wireless communications and terrestrial communications services.     

低成本宽带高效率堆叠贴片天线

为克服合成孔径雷达中现有微带天线带宽窄、效率低、成本高的缺陷,提出了一种在低成本FR4基板上实现的X波段宽带高效堆叠微带贴片天线。天线通过多层FR4基板堆叠方式构成,通过空气腔的引入,天线的有效介电常数和介质损耗得到降低,天线的效率和带宽得到提升。利用寄生贴片在带内增加了谐振点,使得天线的带宽得到进一步增大。同时为补偿馈电探针的寄生电感,利用微带匹配器对天线的输入阻抗进行匹配。实测表明,天线输入驻波低于2.0的频率范围为7.7~11.7GHz,相对带宽大于40%。天线的增益为7.6dBi,效率为83%。与传统微带贴片天线相比,具有宽带、高效、低成本的特点,具有一定应用前景。