微机械多层短接式蓝牙天线

集成电路与微机械天线对于基底介质的要求不同,前者需要高介电常数的介质,而后者所需介质的介电常数则较低,要将两者集成到一起存在一定困难.为了满足蓝牙通信器件的需要,以便将微带天线与电路集成在一起,设计了背腔-短接式微带贴片天线,并采用微机械加工工艺制作了样品,其10dB带宽达到了10%以上,辐射效率为67%,长度仅为1/6波长,基本达到了蓝牙通信器件的要求.     

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.     

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.     

贴片天线传感器平面二维应变测量方法研究

贴片天线传感器因无源无线、结构简单,能同时感知结构应变、裂纹等优点,在结构健康监测中具有广阔的发展前景。针对贴片天线应变传感器一维测量特性与被测结构的多维变形之间的维度差异问题,从理论上分析了贴片天线传感器的双频应变敏感特性,设计了一种用于二维应变测量的组合贴片天线传感器,由垂直布置的贴片天线及一片斜向45°布置的寄生贴片天线组成,基质材料选用耐热性和耐潮性较好的FR4层压板。采用COMSOL Multiphysics仿真软件研究了组合贴片天线传感器的"谐振频率-应变"关系,通过试验探究了其平面结构的二维应变检测性能,并与电阻应变片测量结果进行对比。理论、仿真和试验结果均表明,组合贴片天线检测平面结构的二维应变效果良好,可应用于板梁结构平面应力场的主应力和主方向测量。     

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。     

基于HFSS的缝隙耦合贴片天线仿真

以缝隙耦合贴片天线为研究对象,利用HFSS软件建立了天线的物理模型,求解得到了回波损耗、驻波比等结果.优化缝隙的几何尺寸后,天线的性能得到较大提高.具体表现在:增加了中心工作频率处的回波损耗和驻波比;增加了频带宽度;提高了增益水平.     

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.     

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。     

微带贴片天线应变传感器优化设计研究

承载部件作为高端装备中最常见的结构单元,在役过程中受载荷和应力集中影响极易萌生裂纹,导致结构失效,实时监测结构关键部件的应变状态对保障结构健康至关重要。基于微波无损检测技术,揭示了矩形微带贴片天线的辐射元尺寸对其固有谐振频率的影响规律,探究了微带贴片天线谐振频率与应变的相互作用机理。矩形微带贴片天线可激发单频和双频谐振频率,改变矩形辐射元的长度或宽度,其谐振频率会发生频移。实验结果表明,当对金属接地板施加一定拉应力时,贴片天线几何尺寸会发生改变,其谐振频率也随之发生偏移,据此可推算出金属接地板的应变大小,这对关键承载部件的应变和裂纹实时监测具有重要的研究意义。     

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...     

柔性天线的异质基板设计、制作及测试

文中提出了一种可应用于柔性天线的异质基板,并使用PolyJet 3D打印机进行异质基板的制造。异质基板由均匀分布在柔性材料Agilus内的数字型ABS组合而成,通过改变数字型ABS的体积占比,可以调整异质基板的机械性能和介电性能。首先,通过有效介质近似理论估算异质基板的介电特性,设计异质基板及不同占比数字型ABS的尺寸。随后,根据设计的模型通过PolyJet进行混合打印并通过环形谐振器理论进行异质基板介电性能的表征。最后,在异质基板上制造贴片天线并测试了不同弯曲条件下天线的性能。     

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。     

介质透镜操控光电导天线辐射太赫兹波的研究

飞秒激光驱动的太赫兹 (terahertz, THz) 光电导天线是THz时域谱系统中常用的THz源,受全向辐射模式的影响,该光电导天线的天线主瓣小,方向性差。对波束的有效操控将有助于提高光电导天线的发射效率。以低温生长的砷化镓 (LT-GaAs) 作为天线基底材料,通过电磁仿真软件CST对蝶形天线辐射THz波的电磁分布特性进行仿真,研究了介质透镜对蝶形天线辐射出的THz波的操控。通过对透镜扩展厚度的理论与数值分析,得出一定频率下的最佳透镜扩展厚度值。仿真结果表明：随着频率的提高,蝶形天线在加载更小扩展厚度的硅透镜时可获得更好的方向性。     

新型船用导航雷达结构总体设计

新型船用导航雷达采用连续波与脉冲双体制兼容的设计方案,对设备的体积、重量和散热提出了较高的要求。为了减小天线座的体积和重量,将天线座底座腔体分隔成主腔体、左右副腔体共3个腔体,以此增加设备的安装面,从而减小天线座的体积和重量。为了能够有效散发天线座内设备产生的热量,在主腔体和副腔体之间做散热风道,内部器件的热量通过热传导散发到风道内。通过天线座散热仿真,证明天线座散热效果较好。该雷达结构满足各项结构设计指标要求。     

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.     

Effects of precursor solution concentration on dielectric properties of （Pb,La） （Zr,Ti）O3 antiferroelectric thick films by sol-gel processing

Pb0.97 La0.02 Zr0.95 Ti0.05 O3 （PLZT） antiferroelectric thick films derived from different precursor solution concentrations are prepared on platinized silicon substrates by sol-gel processing.The films present polycrystalline perovskite structure with a （100） preferred orientation by X-ray diffraction （XRD） analysis.The antiferroelectricity of the films is confirmed by the double hysteresis behaviors of polarization and double-bufferfly response of dielectric constant under the applied electrical field.Antiferroelectric properties and dielectric constant are improved while the polarization characteristic values are reduced with the increase of precursor solution concentration.The films at higher precursor solution concentration exhibit excellent dielectric properties.