宽频带微带天线元的研究

本文分析了一类宽频带微带天线元,它们是将圆贴片微带天线进行适当变形而构成。文中用变分法、模式展开和微扰技术对这类变形圆贴片微带天线的谐振频率、辐射特性和阻抗特性进行了理论分析,并作了实际测量、吻合程度是令人满意的。文中还指出了微带天线的各电特性可通过改变变形元△S的大小、位置等来进行调整,其带宽超过10％。     

超宽频带圆极化微带天线阵列的设计

提出了一种多层结构的宽带圆极化辐射单元,该单元采用上下2个贴片切角和空气层的层叠结构,实现了天线的宽带圆极化和宽带匹配特性.在此基础上,利用圆极化天线阵的宽带馈电技术,设计了一种超宽频带四元组合圆极化微带天线阵.经过仿真计算,天线工作于C波段时,阻抗带宽和3 dB轴比带宽分别达到了41%(VSWR<2)和34%,其带宽对一般的圆极化微带天线有大幅度的增加.该超宽频带的圆极化天线在通信、雷达等领域的应用前景相当广阔.     

一种宽带低剖面微带天线的设计

采用口径耦合馈电方式设计了一种宽带低剖面微带天线。该天线在覆铜印制板上开缝,通过微带线进行能量耦合,减小了微带线对辐射单元的影响,同时通过调整馈电层与辐射层的间距,达到阻抗匹配的目的。该天线的工作频段为0.93-1.28GHz（VSWR≤2）,相对阻抗带宽达到31.6％。     

一种宽频带圆柱共形微带天线全波分析和设计

采用双层介质双贴片结构展宽天线的阻抗带宽,并利用小的贴片电容补偿由厚介质衬底引起的探针电感效应,进一步扩展了频带宽度.基于共形FDTD法结合圆柱分层媒质中并矢格林函数的新方法,对此类天线的近场和远场特性进行了严格的全波分析.提出了系统的设计流程,使得天线的设计过程变得简单易行.设计和仿真结果表明,在不增加剖面厚度的情况下,工作于L和C波段的天线带宽(VSWR≤2.0)可达近30%甚至更宽.     

小型多馈源宽频微带天线分析与设计

本文着重研究了提高轴比带宽的方法。从多馈源实现圆极化的机理出发,从理论上分析证明了采用多馈源技术可有效展宽轴比带宽。在小型微带贴片天线上,设计馈电网络,采用探针馈电,为贴片提供等幅、相位相差90°的激励,形成圆极化。仿真及实测结果表明,这种天线与单馈点天线相比,展宽了轴比带宽,提高了低仰角不圆度指标。     

一种双层宽频微带天线的设计

提出一种紧凑型双层微带天线,在贴片上开"十"形缝隙来实现天线的双频带,通过加载短路探针和接地板挖槽的方法降低天线的谐振频率,提高带宽和实现小型化。利用电磁仿真软件HFSS 13.0对天线进行了仿真,仿真结果表明,该天线在回波损耗小于-10.0 d B时,天线工作频段为2.38~2.77 GHz,带宽约为390 MHz,天线的相对带宽为15.15%,天线的尺寸相对于普通微带天线降低了65.41%,该天线的带宽有很大的提高,且结构简单易实现,可用于无线通信系统中。     

微带天线的宽频带技术

概述微带天线实现宽频带所采用的主要措施及各自的优缺点,并介绍分析方法以及目前常用的设计软件。     

遗传算法在优化设计宽频微带天线中的应用

将遗传算法与FDTD法结合优化设计出了一种宽频微带天线.文中简要讨论了遗传算法的操作过程,并介绍了减少遗传算法与FDTD法结合优化微带天线计算量的方法.与初始矩形微带天线相比,优化后天线的阻抗带宽增加了三倍多.     

一种四态极化捷变宽带微带天线线阵

四态极化捷变宽带微带天线线阵由八个单元组成.单元采用双馈点口径耦合微带贴片.这种辐射单元具有宽频带以及两馈点之间高隔离度的特性.通过改变连接合成通道的移相器的相位,可以实现水平线极化,垂直线极化、左旋圆极化和右旋圆极化四种极化态.实测的数据表明,在四种极化状态下阵列在8～10.95 GHz的频率范围内都满足VSWR<1.5,在8.85～10.95 GHz的频率范围内阵列的圆极化轴比优于6dB,线极化的交叉极化优于-10 dB,按10 GHz的中心频率计算,带宽均为19%.该线阵也可用于柱抛物面天线的初级馈源,或通过适当的馈电网络组成二维阵.     

宽频化与小型化微带天线的研究与设计

以微带天线技术为基础,以工作于ISM频段微带贴片天线为例,采用Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS,对不同介电常数、不同介质板厚度、矩形贴片开槽开缝、加载寄生贴片等微带贴片天线进行了仿真。通过数值分析,阐述了介电常数、基板厚度、贴片开槽、寄生贴片等因素对微带贴片天线尺寸和频带宽度的影响。仿真结果表明,设计能够实现两种性能的天线结果,天线的宽度达到36%。天线的尺寸缩小了34.2%。     

宽频带微带天线阵

本文提出一种用聚苯乙烯泡沫支撑的高效宽频带微带天线阵。给出了这种天线阵的分析、设计方法。理论和实验结果表明能够得到高达６０％的频带宽度。     

一种低剖面的宽带双极化超表面天线

提出了一种低剖面的宽带双极化超表面天线。天线由正交微带线馈电,通过方形驱动贴片激励上层超表面层。该超表面由4×4的方形贴片构成。当垂直/水平极化端口激励时,超表面天线工作在TM₁₀/TM₀₁和反向TM₂₀/TM₀₂模。为了拓展天线的带宽,在超表面上额外刻蚀了4条较宽的缝隙,并在驱动贴片两侧加载了2个寄生条带。此外,将微带线略偏移馈电边的中心,以提高天线的隔离度。天线剖面仅为0.065λ₀(λ₀为中心频率在真空中的波长)。加工和测试了天线样品,测试结果表明,天线的反射系数|S₁₁|<-10 dB带宽为43.8%(8.76～13.74 GHz),带内隔离度大于16.8 dB,增益在5.5～9.2 dBi范围,交叉极化为-14.4 dB。考虑加工误差后,仿真结果与测试值较为吻合。     

一种基于超材料的小型化宽带微带天线

分别将创新设计的“四方形”超材料单元和周期条形缝隙蚀刻在普通微带天线的辐射贴片和接地板上,设计了工作在3.67~14.17 GHz 的一种小型化宽带高增益微带天线。与原始的天线相比,新型天线的谐振中心频率降低了44.8%,相对带宽从2.7%扩展到243.1%,同时保持了良好的增益。实物测试结果与仿真结果吻合较好。因为超材料的左手传输特性影响了微带天线介质基板的等效媒质参数,导致天线的辐射场主要集中在水平方向,而不是传统的微带天线的垂直方向。     

超短波宽带微带天线的应用研究

采用以空气作为介质的双层微带天线结构,设计一款工作于超短波频段的宽带微带天线,当其驻波比VSWR＜2时,带宽达到了24.3%;当VSWR＜1.5时,带宽达到了20.2%.该天线同时还具有宽带圃极化和高增益特性,其3 dB轴比带宽为25.7%,频带内增益约为9 dBi.用Ansoft HFSS软件进行仿真计算及优化设计,并对实际天线进行了测试.测试结果与仿真结果具有很好的一致性.     

Broadband Microstrip Antenna With Left-Handed Metamaterials

A novel type of microstrip antenna is proposed for compact wideband wireless applications. The antenna is composed of six unit cells of left-handed metamaterial (LHM) and a dipole element. The dipole is directly connected to three of six LHM unit cells, which are arranged in a 2 $times$ 3 antenna array form. In this aspect, the proposed antenna is regarded as LHM loaded dipole antenna. The antenna is matched with a stepped impedance transformer and rectangular slot in the truncated ground plane. The coupled LH resonances and simultaneous excitation of different sections of unit cells and dipole result into broad bandwidth. The proposed antenna has a maximum gain of $-$1 dBi at 2.5 GHz. The measured return loss indicates 63% bandwidth for $vert{rm S}11vert≪-10 {rm dB}$ over the band of 1.3–2.5 GHz. The overall size of LHM loaded antenna is $lambda_{0}/2.87timeslambda_{0}/11.27timeslambda_{0}/315.80$ at the center frequency. The radiation of the electrically small LHM unit cells is also demonstrated by the simulated radiation pattern, which is an important concept for the antenna miniaturization.      

一种宽频带微带贴片天线阵设计

本文在微带天线阵列设计中，采用孔径耦合馈电的办法，将辐射贴片层和馈电网络分层设计，可以获得令人满意的阻抗带宽。实测表明阵列相对带宽可达 20%以上，并且这种馈电方式避免了两者共面时由于尺寸限制，馈电网络难于设计的缺点，减小了互耦及交叉极化，是大型微带贴片天线阵列的一种理想结构形式。     

宽频带正方形微带贴片天线的设计

微带天线的窄频特性是限制它广泛应用的原因之一。目前提出了很多展宽微带天线频带的方法,可以增加微带天线的带宽。本文通过增加空气介质的厚度,同时利用圆形金属电容片补偿馈电探针引起的电感,对微带天线进行耦合馈电,实现了宽频带微带天线的设计。天线工作在LS和S波段,测量结果表明,天线的相对阻抗带宽可达到42.3%(VSWR≤2),且在工作频段内方向性基本良好。     

Performance Analysis of a Low Profile Hybrid Antenna for Broadband Applications

In this paper, a low profile dielectric resonator antenna (DRA) is proposed and investigated. To achieve the broad impedance bandwidth the proposed antenna geometry combines the dielectric resonator antenna and an underlying microstrip-fed slot with a narrow rectangular notch, which effectively broadens the impedance bandwidth by merging the resonances of slot and DRA. The physical insight gained by the detailed parametric study has led to find out a set of guidelines for designing the antennas for any particular frequency band. The design guidelines have been verified by simulating a set of antennas designed for different frequency bands. For validation, a prototype antenna is fabricated and tested experimentally. The measured results show that the proposed DRA offers an impedance bandwidth of about \(125.34\%\) from 1.17 to 5.1 GHz with reasonable gain between 3.5 and 5.7 dBi. The volume of the proposed DRA is \(0.16\lambda _{dr}^{3}\), where \(\lambda _{dr}\) is the wavelength at center operating frequency of the DR. A comprehensive study on bandwidth shows that the proposed DRA provides maximum bandwidth in terms of the DR volume (\(\hbox {BW}/V_{dr}\)) and the DR height (\(\hbox {BW}/h_{dr}\)) than the other similar reported work on hybrid wideband DRA designs.