基于3D打印技术的宽带圆形微带天线

该文介绍了一款环形耦合的圆形贴片天线。采用圆形金属贴片作为天线的辐射贴片,通过在介质板上引入两个谐振环,产生两个新的工作谐振频段。通过调节圆形贴片和耦合环之间的高度,进一步拓宽了天线的工作频段。通过3D打印技术对不规则的介质基板进行加工制作,有效解决了传统加工方法加工难度大及生产周期长的问题。测试结果表明,该天线在3.8～5.8 GHz工作频段内,回波损耗小于-10 dB;在5.1 GHz时,天线增益达到8.4 dBi;天线相对带宽为42%,且具有良好的全向辐射特性。天线的测试结果与仿真结果基本吻合。     

一种紧凑型超宽带UHF天线设计

提出了一种尺寸紧凑的超宽带特高频(UHF)天线,该天线由微带单极子天线和寄生层组成。通过将单极子天线的矩形辐射贴片与圆环贴片结合、加载寄生贴片,以及对接地板进行开槽和切角,有效拓展了天线的带宽,并使其获得了超宽带特性。将印刷有双箭头金属图案阵列的寄生层放置在单极子天线下方可提高天线的增益,且阻抗带宽保持不变。该天线的整体尺寸为120 mm ×150 mm ×11.2 mm,反射系数S11<-10 dB的频率为0.64~7.00 GHz,最大增益为7.57 dBi,具有良好的全向辐射特性。对天线进行了加工与测试,测试结果与仿真结果基本一致,证明了仿真结果的有效性。     

60 GHz SIW缝隙耦合馈电微带贴片天线设计

目前设置的毫米波频段为28 GHz、38 GHz、60 GHz,为了提高微带贴片天线在60 GHz的整体辐射效率和带宽,设计一种由基片集成波导（SIW）馈电的微带贴片天线。为了获得更大的带宽,采用圆形与同心寄生圆环贴片结合的形式获得两个谐振频率,并且同时在辐射贴片上激励出TM11模式。仿真优化结果表明,该天线的阻抗带宽为40%,增益达到6.75 dBi,实测结果与仿真结果吻合良好。     

一种基于零阶谐振的双频电小天线设计

提出利用复合左右手传输线结构的零阶谐振设计一款具有双频特性的电小天线。该电小天线主要由介质基板、地面、加载了交指电容的贴片、弯曲线电感与圆角矩形虚拟地组成,具有电小尺寸特性(电尺寸为0.75)。该天线有两个工作频段,频段1的中心频率为1.22 GHz,频段2的中心频率为2.78 GHz,对应的相对带宽分别为3.28%和27.34%,同时覆盖了GPS L2 (1220 MHz)与WiMAX (2500～2700 MHz)两个通信频段。天线在两个工作频段内均具有良好的辐射特性,频段1和频段2的平均峰值增益分别为1.0 dBi和1.72 dBi,平均辐射效率分别为53.12%和74.07%。最终对所设计的天线进行实物加工和测试,测试结果与仿真结果吻合良好。     

一种小型宽频带缝隙天线的设计

设计一种结构新颖紧凑的小型宽频带(带宽10 GHz)微带天线。以24 mm×23 mm×1.6 mm的FR4为基底,在基底接地面中心位置设计一个正六边形和一个对称的十字交叉型贴片组成的缝隙来增大工作带宽,基底另一侧是一条微带线。用电磁仿真软件Ansoft HFSS对该天线进行模型仿真和结构优化,并进行加工和测试。结果显示该天线工作频段覆盖3.6～13.6 GHz,阻抗带宽为116%,辐射特性良好,给出了反射损失曲线和辐射方向图,测试结果与仿真结果基本相同,为宽频带无线通信的研究提供了一定的参考。     

基于超介质的超宽带小型化天线设计

采用SRR 环和CLP 环两种不同谐振单元,构造了一种新型超介质结构单元。该单元的电谐振和磁谐振的谐振频点比较接近,易于频带融合,从而拓展超介质材料双负(介电常数和磁导率都为负)特性的频率带宽。利用加载的方法,在单极子天线上加载该种新型超介质结构单元,以改善天线的辐射特性。利用电磁仿真软件对其进行了仿真设计和优化。仿真结果表明,该天线实现了超宽带工作,在3. 8 ~ 14GHz 的频率范围内,驻波比小于2;同时,天线实现了高增益特性,在整个频率范围内,增益都高于7dB。最后,对天线进行了加工测试,实验测试结果与仿真结果基本吻合,进一步验证了该天线的工作性能。     

基于HFSS多层宽带微带天线仿真设计

采用HFSS10电磁场仿真软件设计和仿真了一种宽频带多层微带贴片天线.天线采用双辐射贴片系统,同时利用正方形金属电容片补偿由于馈电探针引入的电感,从而获得了比较宽的工作带宽.该天线仿真的驻波比VSWR≤2时的阻抗带宽达到了25%,覆盖了1.4GHz～1.8GHz的频率范围.且仿真结果表明该天线还具备了良好的宽波束和高增益特性,天线的半功率波束宽度在100度左右,在两个谐振频率点1.45GHz和1.75GHz处的最高增益分别为9dB和10dB,与理论计算的值有很好的一致性.结果也说明了HFSS软件的可靠性和高效性.     

基于多模谐振的低剖面宽带贴片天线

为了增加贴片天线的工作带宽和改善其辐射特性,提出了一种基于多模谐振的低剖面贴片天线。通过在矩形贴片的非辐射边加载短路壁降低H面的高交叉极化,在贴片下方加载短路销钉提高TM_1/2,0模式的谐振频率（f_1/2,0）;然后在TM_3/2,0模式的零电流位置处切割一个矩形缝隙来激发辐射缝隙模式（TM_RS）,得到低剖面、宽频带和低交叉极化的三模谐振贴片天线;最后通过增加贴片宽度和调整天线结构,降低TM_1/2,2模式的频率（f _1/2,2）,实现了四模谐振。仿真和实测结果表明该四模谐振贴片天线在0.03λ₀的厚度下可将带宽增加到21.7% (2.67～3.32 GHz).     

一种适用于WLAN 的新型小型化双极化天线

设计了一种可工作于WLAN 2.4GHz频段的小型化双极化天线.该天线采用双层对称结构介质板,把辐射贴片四边分别切割成凸字形形状,实现了天线小型化和有效展宽天线带宽.同时在接地板开4个对称的十字形缝隙,进一步拓宽天线带宽和明显减小天线的整体尺寸并提高了天线辐射性能.由此设计制作的天线实验结果为:小于-10dB回波损耗的频段为2.37 ～ 2.59GHz,相对阻抗带宽达9.1％,端口隔离度达到了33dB,增益最大值约3.63 dBi,表明该微带天线具有宽频带和良好的辐射性能.此外,该天线结构简单紧凑,易于加工制作和集成,适合应用于移动终端.     

一种适用于波束扫描的宽带低剖面介质谐振器天线

近年来,为解决传统介质谐振器天线（dielectric resonator antenna, DRA）体积庞大等问题,新颖的低剖面DRA如介质贴片天线和平面介质天线被提出并迅速成为研究热点.然而,现有的低剖面DRA设计要么平面尺寸较大（>0.5λ0×0.5λ0）,要么带宽较窄（<10%）,限制了它们的实际应用.文中提出了一种具有小型化平面尺寸的宽带低剖面DRA.本天线采用介质贴片设计,顶部为高介电常数的介质贴片,中间为低介电常数的介质基板,底部为缝隙馈电结构.缝隙馈电结构可激励起介质贴片谐振器的基模TE111和高次模TE131两种工作模式,这两种模式的场分布在贴片边缘部分存在基模场强较弱而高次模场强较强的显著区别.本设计巧妙地利用了该区域的模式场强区别,通过略微增加贴片边缘部分高度来显著影响高次模谐振频率而轻微影响基模谐振频率,从而将高次模TE131的谐振频率迅速下拉并与基模TE111的谐振频率靠近合并,在不增大介质贴片平面尺寸的前提条件下获得宽带工作效果.本天线的三维尺寸为0.35λ0×0.35λ0×0.08λ0 (λ0为中心频率处的空气中波长),线极化实物案例测试结果表...     

一种超宽带异向介质共面波导馈天线

基于裂缝谐振环的降频技术,利用色散性稳定、频带宽、电尺寸小的异向介质结构,设计了一种加载异向介质的新型平面波导馈天线（CPW-fed antenna）,实现了天线的宽带小型化。修正的PIFA传输线模型中,利用异向介质的谐振电路取代了传统辐射贴片不连续性而引起的电容效应。仿真和实测数据表明,该天线-10 dB相对带宽超过了80%,物理尺寸也缩减了近一倍,其谐振频段3.5～8.3 GHz内得到全向的辐射方向图。     

一种应用于n77/n78/n79频段的双频滤波天线

提出了一种基于双层结构的双频滤波天线,工作在n77/n78/n79频段。该天线由上层基板的2个矩形辐射贴片和下层基板的阶跃阻抗谐振器、2个“L”型枝节组成。2块介质基板材料均为FR4,且通过探针相连。上层介质基板上的2个矩形辐射贴片激发2个谐振模式,其中高频谐振用于形成n79频段,低频谐振用于形成n77/n78频段。为了获得双通带滤波效果,在下层介质基板中引入阶跃阻抗谐振器,在2个频段间形成带外辐射零点。此外,下层基板上的“L”型枝节可以引入额外的谐振点来扩大天线的带宽。该结构经过高频仿真软件(HFSS)优化,其仿真结果和测试结果均在3.37~3.53 GHz(n77/n78),4.55~4.64 GHz(n79)2个频段范围内,可用于6 GHz以下5G的无线通信应用。     

LTCC宽频圆极化环形微带贴片天线研究

设计了一种低温共烧陶瓷( LTCC)宽频带圆极化环形微带贴片天线.该天线采用环形辐射贴片结构,在环形内部利用L型匹配支节连接以拓展带宽.通过使用威尔金森功分器加移相器对辐射贴片馈电,使耦合馈电端口的正交电场相位差90.来实现微带天线的圆极化.该天线设计剖面厚度仅2.4 mm.仿真结果显示该天线工作于1.268 GHz时,实现阻抗带宽超过80 MHz,天线的轴比小于1.5 dB且增益达到4.9 dB.实测结果与仿真结果相近.     

适用于物联网多频段通信的矩形微带天线设计

为满足主流物联网通信技术的应用需求,提出一种新型的矩形微带单极天线,适用于多频段通信,如射频识别、全球定位系统和无线局域网等。该矩形微带天线由一个带两个U形槽的矩形贴片和一个带两个长方形槽的接地面组成,具有四个工作频段,当谐振频率分别为1.22GHz, 2.47GHz, 3.61GHz和5.60 GHz时,相对带宽为25.7%（1.12~1.45 GHz）、25.3%（2.24~2.89 GHz）、15.7%（3.40~3.98 GHz）以及13.6%（5.21~5.97GHz）。仿真与实测结果显示,该天线的工作频段数量更多且相对带宽更高,在各工作频段内具有良好的全向辐射特性。     

Ka频段宽带圆极化微带天线

面向Ka频段高通量卫星对天线的需求,设计了一种Ka频段宽带圆极化微带天线.天线单元主要由圆形辐射贴片和缝隙耦合馈电结构组成,通过两个类T形缝隙结合实现宽带圆极化.天线仅有三层金属层,结构简单.仿真结果显示,天线单元的相对阻抗带宽为31.5%(25.1～34.5 GHz),相对3 dB轴比带宽为20.3%(26.5～32.5 GHz).由于单元尺寸较小,不便于对其性能进行验证,因此利用该天线单元组成2×2天线阵列,并进行加工测试.仿真与试验结果表明,天线阵列阻抗带宽以及3 dB轴比带宽可以覆盖25.6～33.1 GHz频率范围,实测结果与仿真结果一致性良好.     

应用于1.4 GHz的紧凑型可穿戴阵列贴片天线设计

针对天线可最大限度探测人体深层组织需降低天线的回波损耗和增加带宽性能问题,提出了一种可穿戴阵列贴片天线。该天线尺寸大小为40 mm×40 mm×2.54 mm,上下两层的介质基板厚度均为1.27 mm,添加上层介质基板是为了天线与更深的组织层匹配,将单元贴片天线以2×2的形式集成到单个基板上组成阵列,并用HFSS仿真软件搭建人体组织模型进行仿真。仿真结果表明,单元贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-20 dB,-10 dB处的阻抗带宽为1.384×1.411 GHz,阵列贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-25 dB,在-10 dB处的阻抗带宽为1.383×1.424 GHz,由于天线加工误差导致实物测量时天线的中心频率发生右移,但总体与仿真结果一致。两款天线对比可知阵列天线相较于单元天线的回波损耗更低,带宽更宽。     

基于平面分形结构的方向图可重构天线设计

设计了一种基于二阶Hilbert分形曲线的方向图可重构天线,缩小了天线尺寸,加宽了频带,简化了制作工艺.采取有效措施改善了天线性能,使天线相对带宽由11.8％提高到87.3％,且谐振频率分别减小1.49GHz和2.14GHz.经过实物测试与仿真的结果比较可见,该天线具有频带宽,结构简单、易制作加工、性能良好等特点.     

一种基于表面改性和原位自金属化技术的柔性双陷波超宽带天线

设计、制备、测试一种基于聚酰亚胺基板的柔性双陷波超宽带天线。提出的天线在室温下由表面改性和原位自金属化技术制备,由该技术制备的柔性双陷波超宽带天线低于-10 dB的仿真和测试的带宽分别是2.58～10.7 GHz和2.5～10.87 GHz,实现了WiMAX频段和WLAN频段的陷波。天线在3.5 GHz和5.5 GHz两个频率都保持着良好的全向辐射特性。此外,为了确保该柔性天线的实际可操作性,还测试了不同弯曲程度下天线的性能。该技术工艺过程简单,成本低,可以作为印刷技术的替补,在柔性电子设备中有广泛的应用前景。     

基于3D打印的柔性三频微带天线的设计与加工

为解决可穿戴设备在复杂应用场景中无线信号响应范围较窄的问题,该文提出了一种柔性三频微带天线,在2.5 GHz、3.5 GHz、5.4 GHz微波频段采用双“T”型+双“L”型表面结构实现天线的谐振,采用聚酰亚胺为基底材料,纳米银为辐射贴片及接地面的导电材料以实现柔性化。使用ANSYS HFSS对天线进行建模并进行仿真分析,使用微滴喷射3D打印工艺对其加工,有效地解决了传统微机电系统(MEMS)加工在柔性电子领域上成本高及步骤复杂等问题。最后使用场发射扫描电镜分析打印面形貌,并使用矢量网络分析仪分别测试天线成品的回波损耗、可弯折性及弯折抗疲劳性,测试结果与仿真结果基本一致,且天线具有较好的弯折性能。     

一种紧凑型超宽带双陷波天线设计与研究

超宽带(UWB)系统的工作频段与现有的许多窄带系统频段相互重叠,因此各个系统信号之间存在潜在的干扰。针对上述问题提出了一种紧凑型超宽带双陷波天线。天线由一个圆形辐射贴片构成并通过50W的微带线进行馈电。接地板和传统的接地板相比被截短了,以提高天线的阻抗带宽。通过在辐射贴片上刻蚀H 型槽来实现天线的双陷波功能,并在微带馈线中引入了嵌入式谐振回路(ERC)结构,加大了天线的陷波深度和阻带宽度,陷波性能好于同频段的双陷波天线。仿真和测试结果表明,天线在3.1～4.2 GHz 以及5.0～6.6GHz 具有陷波特性,有效地避免了WiMAX 和WLAN 频段信号的干扰。同时在2.8 ~10.7 GHz 的其它频段上具有良好的阻抗匹配和较好辐射方向特性。天线的尺寸为34mm*26mm*1.6 mm,结构较为紧凑。