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.     

液晶损耗对可调谐液晶光学滤波器性能的影响

F- P型可调谐液晶光学滤波器是一种小体积窄带宽低压调谐滤波器。液晶作为腔内工作物质,其损耗对器件的性能有重要的影响。文章以F- P干涉仪为基础,分析了液晶损耗对这类滤波器的半强度带宽(FWHM) 和峰值透过率的影响,以利于不同要求的滤波器的设计制作。     

红外波段液晶电调谐滤波器

将液晶作为内腔物质的电调谐滤波器，测量了在红外波段不同条件下的透射特性，给出了大约１００ｎｍ的可调谐范围和约４０ｎｍ的自由光谱区，通过对透射谱的测定和计算得到了液晶折射率随驱动电压的变化曲线。     

基于液态金属的频率可重构天线新设计

提出一种新型的液态金属频率可重构天线设计方法。以对称振子天线为原型,采用镓铟液态合金(EGaIn)为辐射元,将其包裹在微流体通道内。在天线适当位置开口添加绝缘片,呈断路状态;撤掉绝缘片,利用液态金属自我修复性能,加热挤压切口使其愈合,呈通路状态;通过调节绝缘片的位置实现1.6~3.0 GHz频率范围内的重构,并通过曲线拟合提出了适合该天线的工作频率估算公式。仿真结果表明天线具有良好的带宽、阻抗特性,并保持较高增益,辐射性能良好。     

基于液晶材料的带宽可重构毫米波滤波器

根据液晶材料在毫米波段良好的介电特性和调谐能力,设计了一款基于液晶材料的毫米波带宽可重构宽带带通滤波器。滤波器使用一个高通滤波器和一个低通滤波器级联实现带通效果;在低通部分加载液晶材料,通过调谐液晶材料的等效介电常数改变低通滤波器的响应频率,实现带宽的可重构。仿真结果表明,当调谐液晶介电常数从2.4变化到3.8时,滤波器的高频截止频率从52 GHz下降至48 GHz,相对带宽从84.9%变为78.3%。     

RF MEMS频率可重构三频PIFA天线的设计

设计了一种结合RF MEMS开关实现频率可重构的三频PIFA(planner inverted F-antenna,平面倒F天线)天线。该频率可重构天线通过变换在地层的RF MEMS开关的通断改变天线的谐振回路的物理长度,从而改变PIFA天线的工作频率。通过HFSS仿真可知,这个天线可以工作在203,498和910 MHz这三个频率为中心的频段,其相对带宽分别为18%,10%和8%,能够满足实际通信的需求。     

基于S-PIN二极管的频率可重构天线设计

基于固态等离子体表面P-I-N(S-PIN)二极管设计了一款可重构天线,该天线用多个S-PIN单元代替金属作为辐射器。在一种激励模式下,天线作为单极子天线辐射;在另一种激励模式下,天线作为偶极子天线进行辐射。天线实现了X波段到Ka波段的频率可重构,即在X波段和Ka波段分别有2个工作频点,2个频段均有广泛用途,可适用于一些要求宽频带范围内频率可重构的场合。     

可重构天线的FDTD研究

基于共面波导漏波结构,提出了一种方向图可重构的天线结构,该天线采用开关重构漏波结构周期,并使用两个馈电端口.采用时域有限差分法(FDTD)对天线的可重构特性进行了仿真分析.计算结果表明该方法能快速准确地确定周期结构漏波天线设计中的关键参数-基波传播常数.     

基于新型共面波导的频率可重构MIMO天线设计

设计了一种基于新型共面波导(CPW)频率可重构多输入多输出(MIMO)天线。在天线中使用开关元件,通过控制开关改变CPW的电流长度来实现6.17～9.38 GHz与19.53～25.48 GHz离散频率可调。转换模式不需要额外的匹配电路,使得结构更紧凑。天线单元采用CPW馈电方式,蚀刻在F4B的介质基板上,MIMO配置无需额外的解耦装置便能实现良好的隔离效果。仿真和测试结果表明,单个天线与MIMO天线均可实现频率可重构特性,天线单元之间的隔离度<-20 dB,相关包络系数<0.05,分集增益接近10 dB,满足设计要求。     

可重构天线的设计及其在无线通信系统中的应用

本文主要对可重构天线的特点和在无线通信系统中的应用前景进行了阐述,介绍了可重构天线的分类和设计的主要环节。     

基于MEMS开关的方向图可重构天线的设计

设计了一种波束可重构天线,以实现宽带、宽角方向图可重构设计。该天线由4组具有不同波束指向的天线子阵组成,通过6个RF-MEMS开关控制其波束指向;采用的宽带单元天线,在2.4 GHz～3.4 GHz频率范围内(相对带宽34.5%),电压驻波比小于2。馈电网络的设计采用小型化宽带阻抗变换器,减小了馈电网络尺寸,并拓展了带宽。仿真结果表明,可重构天线实现了0°,25°,40°和50°的不同波束指向,除部分频点外,4种状态天线的驻波在2.5 GHz～3.25 GHz(相对带宽26%)带宽内驻波比均小于2。     

基于液晶聚合物的双陷波可穿戴天线的设计

基于超薄液晶聚合物柔性材料,设计了一种满足无线体域网(WBAN)需求的双陷波UWB可穿戴天线。该天线由椭圆形贴片、锥形三叉戟共面馈线和梯形地板组成。通过分别在辐射贴片上蚀刻椭圆开口谐振环和在共面馈线上蚀刻n形槽以实现双陷波特性。该天线采用共面波导的馈电方式,具有良好的共面性,易于与载体共形。经网络矢量分析仪测试结果表明,该天线在3. 1~10. 6 GHz的超宽带频段内回波损耗小于-10 d B的同时,在4. 88~6. 15 GHz和7. 55~8. 51 GHz内拥有双陷波特性,可抑制WiMAX和ITU 8 GHz频段对系统产生的干扰。与以往的可穿戴天线相比,该天线厚度仅为0. 1 mm,且柔性可弯曲。此外,对天线在弯曲情况下进行测试,天线特性基本保持不变。     

基于石墨烯的波束可重构太赫兹天线

设计了一种工作在太赫兹(THz)频率下的微带八木(QYU)天线.该天线由金属微带传输线、金属反射器、金属半圆形辐射贴片和三组单分子层-石墨烯-贴片导向器组成.由于石墨烯的电导率可电调谐特性,可以通过调整施加在石墨烯导向器上的偏置电压来动态调控天线的辐射方向.通过对天线的基本性能和可调特性系统地模拟和优化,数值结果表明,通过改变加在石墨烯导向器的偏压,天线的主辐射波瓣角φ(方位角)可以在30°-150°的范围内进行扫描,并且具有非常快的调制速度和非常低的回波损耗.该天线非常适合于相控阵雷达等THz波束可重构应用。     

Miniaturised reconfigurable window slot antenna using mechanical tuning

A novel design approach of varying the slot width on radiating patch of a microstrip antenna for achieving reconfigurable dual-band operation is proposed. The design of this miniaturised reconfigurable antenna is done without the use of active switches or MEMS. The dual band is obtained by rotating the strips on the patch creating slots and varying the slot width using mechanical tuning. The strip is rotated in angular position from 0° to 90° varying the slot width that alters the resonant frequency of the antenna making it resonate at different frequencies covering the wireless bands for global system for mobile communication, global positioning system, wireless local area network and Bluetooth. This antenna provides a dual-band operation that shifts over the bands depending upon the slot width. This antenna achieves the bandwidth requirement and gain in the bands of operation. The effect of change in slot width on the radiation pattern is also discussed. The prototype antenna is fabricated and tested to prove the proposed concept of design. The measured results are in agreement with the simulated results.     

一种圆极化可重构微带天线的设计

对圆弧寄生单元微带天线进行了理论分析,设计了一种圆极化可重构的圆形微带天线。该天线通过电控开关控制圆弧寄生单元的状态,从而实现左、右旋圆极化的转换。并利用仿真软件HFSS13.0对天线的特性进行了仿真验证。结果表明,在天线回波损耗S11<–10 dB时,该天线在频段为2.38~2.51 GHz,3 dB轴比带宽为30 MHz,且最大辐射方向处正交极化差达20 dB以上。天线的整体辐射性能良好,且结构简单易于实现,很容易在低频段匹配到50,能够满足WLAN在2.4 GHz频段的要求。     

一种小型化五频段可重构蝶形天线的设计

提出了一种新型多频段可重构天线.该天线采用小型平面蝶形结构,尺寸为35.0 mm×38.0 mm×1.6 mm,由U型馈电带线、矩形寄生单元和接地面构成.通过调节馈电带线的长度和选择寄生单元,改变天线的局部结构和表面电流分布,从而获得不同的工作频段.该天线可在1.94～2.22 GHz、2.32～2.54 GHz、3.08～3.78 GHz、3.63～4.83 GHz、4.82～6.85 GHz五种频段之间实现可重构,覆盖了主要的无线通信系统工作频段,各个状态具有良好的全向辐射特性和较高增益.因此,具有较大的实用价值.     

Dual-band polarization and frequency reconfigurable antenna using double layer metasurface

In this paper, a polarization and frequency reconfigurable antenna with double layer metasurface, responsible for frequency and polarization reconfiguration respectively, is proposed. This antenna could operate in linear polarization in 4 GHz and circular polarization in 5 GHz band. By rotating the frequency reconfiguration metasurface, the linear polarization (LP) operating frequency can be continuously changed from 4 GHz to 4.35 GHz (8.4%) with circular polarization operating frequency around 5 GHz unchanged. Moreover, polarization of the whole antenna at 5 GHz can be reconfigured to linear polarization (LP), right-hand circular polarization (RHCP) and left-hand circular polarization (LHCP) by rotating polarization reconfiguration metasurface, the 3 dB axial ratio bandwidth is 5.0–5.2 GHz (4%). In all states, gain of the antenna achieves 5 dBi.     

用于认知无线电的自适应可重构天线研究

针对未来无线电系统如软件无线电、认知无线电给天线设计特别是可重构天线设计提出的新挑战,提出了一种基于全波/网络混合的可重构天线仿真分析方法.该方法将可重构天线看作多载天线,采用全波仿真分析无加载的天线阵列,将网络分析法与遗传算法相结合分析任意加载可重构天线的网络特性和辐射方向图,并利用该方法对一种矩形环形可重构天线的频率和方向图可重构能力进行了仿真分析.仿真结果表明,矩形环形可重构天线具有频率可重构和方向图可重构的功能,该特性可以使其应用于未来的认知无线电、智能天线等系统中.