基于5G通信频段的微带贴片天线去耦结构的设计与研究

针对工信部颁发的5G通信频段,设计了一个工作频点为4.85 GHz,带宽为200 MHz的微带贴片天线阵,并添加了一种T型金属片去耦结构。该结构在两个天线之间形成额外的耦合场,与天线间的直接耦合场形成对消,从而达到提高两个紧密相邻天线之间隔离度的目的。通过仿真模拟计算T型结构对相邻天线间的去耦能力,结果表明该结构可以有效提高两个天线之间的隔离度,以达到抑制耦合的目的,并且在-10 dB匹配带宽(200 MHz)下,隔离度可以达到36 dB,并且在4.85 GHz处测得的增益为6.2 dBi。     

X波段低噪声放大器的仿真与设计

仿真设计了一款 X 波段低噪声放大器（ LNA ）,选用 NEC 公司的高电子迁移率晶体管NE3210S01,直流偏置电路采用双电源供电,采用低阻抗特性的扇形微带短截线代替旁路电容和3λ／4高阻抗线阻止射频信号对直流的影响,用源极负反馈的方法增加稳定性,并采用微带线耦合的方式达到隔直流的效果,借助 ADS软件进行设计、仿真和优化。仿真结果显示,放大器在9．5 GHz 10．5 GHz频率范围内增益为（24．2±0．5） dB,噪声系数小于0．8 dB,输入、输出驻波比均小于1．5,结果显示该款低噪声放大器适用于雷达系统。     

基于顺序旋转馈电的Ka波段圆极化天线阵设计

针对航空航天、雷达和通信系统对定向性平面圆极化天线阵的需求，本文研究并实现了Ka波段宽带圆极化16单元微带天线阵。该天线阵以角截断微带贴片作为基本谐振单元，采用顺序旋转馈电技术构造成4元阵列，并再次对4元阵应用顺序旋转馈电技术，得到16元天线阵列以获得高增益。通过计算电磁学仿真软件对天线性能进行了分析，并使用Rogers 5880制作了天线实物，仿真和测量结果符合得很好。研究结果表明，在29.08～31.22 GHz频段内，天线阵的反射系数小于-10 dB，轴比小于3 dB，相对带宽超过13.8%，验证了通过顺序旋转技术，可以有效地实现高增益平面圆极化天线阵。     

一种双模宽波束平面天线及其相控阵应用

该文提出了一种双模宽波束平面天线单元,并基于此单元实现了具有大角度扫描特性的相控阵天线。该天线由两个平行的磁偶极子和一个电偶极子组成,其中磁偶极子是三边短路的微带贴片,电偶极子是带有扇形加载的金属条带。通过使用两个磁偶极子,工作带宽得到了有效拓展。天线10 dB阻抗带宽的测量值为5.3%（5.55~5.85 GHz）,工作频带内E面的半功率波束宽度大于140°。对单元间距为0.23λ₀（λ₀为在自由空间中心频率对应的波长）的8单元线阵的扫描特性进行了研究。测试结果表明,该天线阵的主波束可以在增益3 dB波动范围内从-60°扫描到+60°,同时扫描的3 dB波束覆盖范围可以从-76°到+78°。天线及其阵列的仿真和实验结果符合得较好。     

具有缺陷地结构的低耦合阵列天线设计

基于缺陷地结构设计了一款低耦合阵列天线,该天线工作频率为5.8 GHz,整体尺寸为45 mm×55 mm×1.52 mm.缺陷地结构呈左右两侧带有锯齿的条状,组成2×1阵列的形式加载至接地表面.在天线阵元边到边间距为0.0502λ0的前提下,天线在5.8 GHz处的耦合度降低了28.8 dB,主瓣增益提升了0.3 dB...     

结构型吸波材料在阵列天线RCS减缩中的应用

天线雷达散射截面(RCS)减缩时需要保证天线的基本辐射性能,这使得其带内的RCS控制变得十分困难．为此,提出了利用结构型吸波材料实现阵列天线的带内RCS减缩．结构型吸波材料由矩形金属贴片和相邻贴片之间的加载电阻构成,阵列天线为1×4的微带贴片天线阵,并将吸波材料排列在阵列天线单元之间．仿真和实测结果表明,当阵列单元之间加入结构型吸波材料后,阵列天线的辐射性能基本保持不变,阵列天线的带内RCS能获得9dB以上的减缩．     

低旁瓣十六元缝隙微带天线阵的设计

工作频率为3．4～3．6GHz的低旁瓣十六元微带缝隙天线阵的设计方法,应用微带缝隙天线的理论及馈电方式设计天线阵元。通过谢昆诺夫单位圆辅助分析法对天线阵进行优化设计后,可实现天线增益为17．6dBi,而上侧第一副瓣电平能够达到-18dB,与同类产品相比是比较先进的。天线在Wimax宽带无线局域网接入中应用,具有良好的性能。借助Ansoft HFSS仿真软件对天线进行了仿真,仿真结果和实验结果基本一致。     

一种双频微带贴片天线的设计

在矩形微带辐射贴片的设计基础上,通过选择合适的50Q同轴线的馈电位置,设计了一个双频微带贴片天线,工作于1．3GHz及1．8GHz频段。基于ANSOFT公司HFSS三维仿真软件,对天线尺寸进行设计,并通过合适的馈电位置实现与微带线之间的匹配,降低天线的回波损耗。结果表明：端口散射参数s11表明天线在1．3GHz及1．8GHz表现小的回波损耗,该方法可为实际双频天线的设计提供指导。     

Ku波段宽频带高增益微带天线阵设计

微带天线的窄频特性是限制它广泛应用的原因之一.为增大微带天线的阻抗带宽,综合运用了缝隙耦合的馈电方式、双层贴片结构,在叠层贴片间引入空气层等技术,设计了一种适用于Ku波段的宽频带天线单元,并由该单元组成了十六元微带天线阵以获得高增益阵列,最后制作了实验模型.测量结果表明与仿真结果一致.     

Ku波段双极化宽带阵列天线

在Ku波段的微带阵列天线贴片单元基础上,进行了低旁瓣阵列的设计。设计了切比雪夫阵列、切比雪夫分布与等幅分布综合的16×16阵列,利用CST软件对这些阵列进行仿真。通过比较仿真结果,选择旁瓣电平较低的切比雪夫分布与等幅分布综合的16×16阵列进行加权处理。结果表明,权值为0．9、阵元间距为0．7A的16×16切比雪夫分布与等幅分布综合阵列,旁瓣电平小于-26dB,阵元电流相差较小,达到了性能指标要求。     

谱域法分析微带线电流分布特性

用改进的谱域法分析微带线的电流分布特性，并用切比雪夫多项式做基函数来表示切向电流分布，得到了较宽频率范围内的切向电流分布特性，再根据这些特性在不同频段上取适当数量的基函数对有效相对介电常数进行了计算，与其他数值计算方法相比，该方法不仅可以得到高精度的计算结果，还可以在相应频段减少计算时间，计算结果与HFSS仿真结果在h/λ0≤0.7范围内很接近。     

微带线的电磁耦合特性分析及实验验证

为分析不同入射方式下的电磁波与微带线的耦合特性问题,将PCB板上微带线等效为有耗传输线模型,对辐照平面波进行矢量分析并求解等效激励源,利用BLT方程计算不同入射方式下的电磁波与微带线的耦合终端响应,针对仿真结果开展效应实验验证,仿真与实验结果吻合较好。研究表明,BLT方程可有效地解决电磁波与微带线的耦合问题,当电场平行于微带线或垂直于PCB平面入射时,可产生较强的耦合,且平行入射情况比垂直PCB入射情况在微带线终端激励起的峰值电压大一倍;幅度为1v／m的电场在微带线上激励的峰值电压可达到mV量级。     

新型发卡式谐振器在微带均衡器中的应用

给出了一种新型发卡式的微带谐振器,并利用其设计了一个甚小尺寸的微带均衡器结构电路,对于谐振器的耦合长度进行了研究。利用高频结构仿真软件进行仿真,通过改变发卡式谐振器的耦合长度,实现微带均衡器的频率可调。     

一种改进型微带线定向耦合器及其应用

在传统的微带线定向耦合器设计中,奇偶模之间不同的相位速度导致了较低的隔离度．针对此问题提出双枝节功率相消技术,在微带线定向耦合器的匹配端口添加两个枝节引入失配,通过调节两个枝节的参数改变匹配端口的反射信号,使其在接收端口处的幅度和相位产生变化,从而有效抵消发射端口在接收端口的泄漏信号．采用这种技术设计了一种工作频带为902~928MHz的微带线定向耦合器,并将其应用于超高频射频识别阅读器中．该定向耦合器工作在920MHz时隔离度可以达到-65dB,耦合度约-10dB,有效地改善了超高频射频识别阅读器的收发隔离,同时将微带线定向耦合器的尺寸减小了20％,在实际应用中取得了良好的效果．     

Calculation model for thermal-caused passive intermodulation product of microstrip lines

Aiming at the dielectric materials selection in design of microstrip lines with low passive intermodulation product, a new calculation model for passive intermodulation product is presented. The boundary condition varying with time periodically and one-dimension heat conduction equation are utilized to investigate the effect of the RF current density on the temperature of the strip in the model. The relationship between current density of the third order intermodulation product and RF current density, thermal parameters of dielectric substrate, length and beat frequency of carriers is obtained, by analyzing the interaction between conductance modulated by temperature and the electric field of carriers. The power of the third order passive intermodulation product of three kinds of microstrip lines are calculated, with the results indicating that the RF current density is the key factor affecting the passive intermodulation product. The effect of the width of the conduct strip, thermal parameters of the dielectric substrate, length and beat frequency of carriers on the third order intermodulation product can be obtained with the help of the model, which is useful for the design of microstrip lines with low passive intermodulation.     

基于寄生耦合单元的多频段微带天线设计

通过在金属贴片边缘增加寄生耦合单元,设计了单馈点、易共形的紧凑多频段微带天线.该微带天线由地面、馈电传递单元及其两侧边缘的一个曲折线形贴片寄生耦合单元和一个T形贴片寄生耦合单元组成.天线的谐振频率和带宽由2个寄生耦合单元的结构尺寸以及寄生单元与馈电传递单元之间的相互耦合共同确定,可以通过调整寄生耦合单元的结构参数独立调整各谐振频点.通过计算电磁学软件分析了各结构参数对谐振频率的影响,并仿真了一种典型情况的天线,其工作频段为0.972~0.988 GHz、2.178~2.27 GHz和3.293~3.356 GHz.该天线仿真和测试结果符合得很好,验证了可通过单馈点激励多个寄生耦合单元的方法有效地设计多频段天线.     

Ka频段宽带落入式微带结型隔离器

从理论上指出原型落入式微带结型环行器(或隔离器)性能不佳的原因在于第二环行条件不满足,提出通过调整中心结的高度和匹配段长度可以改善阻抗匹配状况,提高器件的性能。据此制作了一个Ka频段落入式微带隔离器,在2.0GHz绝对带宽内(30.5GHz~32.5GHz)器件的插损小于1.0dB,隔离大于20dB。     

24~30 GHz GaN HEMT单片集成单刀双掷开关

本文研究了一种基于100 nm氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺设计的24～30 GHz单片集成单刀双掷(SPDT)开关.该开关采用1/4波长微带线并联HEMT开关器件的结构,通过采用两级并联HEMT实现低插入损耗同时获得更好的隔离度.测试结果显示,在24～30 GHz的5G毫米波频段内以及0/-5 V的控制电压下,该开关的插入损耗低于1.5 dB,隔离度优于28 dB,输入功率1 dB压缩点大于27 dBm.测试结果能够很好地验证仿真结果.     

开槽结构中串扰的网络分析方法与低成本噪声抑制

提出一种可快速计算开槽结构中串扰特性的网络分析方法,该方法将返回平面开槽描述为槽线模式与微带线模式的相互耦合,进而将电路板结构分解为通过理想变压器连接的槽线结构和微带线结构模型.根据模型的级联特点,使用四端口传输矩阵进行分析.与全波仿真相比,此方法在保证准确度的前提下,可将分析时间从60min降低至30s.使用跨接于开槽两端的短路线来旁路槽线模式电磁场,从而改善传输特性,抑制串扰.仿真和实验测试表明,该方法可将近端串扰减小25dB,将远端串扰减小20dB.与传统的添加去耦电容方法相比,具有带宽大、布线方便、成本低等优点.     

一种电磁耦合馈电双极化毫米波微带天线设计

为拓展双极化毫米波天线的带宽,提出一种基于电磁耦合馈电的微带贴片实现方案.采用共面寄生贴片和空间平行寄生贴片将天线单元的阻抗带宽展宽,采用成对反相馈电技术设计2×2的子阵天线,在中心频点37.5 GHz,驻波2的标准下,天线阵列的相对带宽为6.13%,隔离度30 d B,交叉极化达到-23.6 d B,增益为11.5 d Bi.提出的双极化微带天线,具有频带宽、端口隔离度大、交叉极化低、增益高的特点,天线性能符合毫米波双极化天线的一般工程要求.