一种新型小型圆极化GPS微带天线的设计与实现

设计制作了一种新颖的宽带EBG(Electromagnetic Bandgap)结构小型圆极化GPS微带贴片天线单元．采用Koch矩形分形设计圆极化GPS微带贴片天线和特定尺寸的EBG结构,一方面有效减小了天线单元的尺寸,另一方面有效抑制其工作时产生的表面波,改善了其工作性能．仿真和实测结果表明,相对于普通矩形结构的微带贴片天线单元,该分形天线单元尺寸减小了约27％.同时,采用EBG结构使工作频率上的 3dB轴比带宽增加了约30％,增益增加约 0.2dB．     

一种通用型UHF RFID读写器天线的设计

针对全球各国超高频(ultra high frequency,UHF)射频识别技术(radio frequency identification,RFID)系统许可频段不同问题以及圆极化特性天线需求,提出了一种覆盖全球UHF频段(840～960 MHz)的通用型RFID读写器天线.该天线以传统微带单极子天线为理论基础,采用一个V形边沿接地板和一个微带线偏心馈电的非对称多边形辐射贴片,实现了天线的圆极化和宽带化特性.天线尺寸大小为90 mm×100 mm×0.8 mm.使用HFSS软件对天线进行了建模、仿真和优化设计,并对天线实物进行了测试,测试结果跟仿真结果有着良好的一致性.最后得到的天线阻抗带宽为154 MHz,相对阻抗带宽为17.2％;轴比带宽为211 MHz,相对轴比带宽为22.8％;+Z方向上的最大增益为2.1 dBi;在+Z和-Z方向上分别辐射右旋圆极化波和左旋圆极化波.该天线具有宽带且小型化的良好特性,能满足全球通用型UHF RFID读写器天线的应用要求.     

一种小型化宽波束圆极化天线

为了使特殊场合的圆极化天线增加宽波束特性,扩大信号覆盖范围,设计出一种基于多层微带结构的小型化宽波束圆极化天线。该天线由耦合贴片层、辐射贴片层、馈电网络层和反射地板层组成,其中馈电网络通过Wilkison功分器实现,两馈电点通过金属探针与辐射贴片相连。借助仿真数据分析并优化天线参数,当工作频率为11.90~13.02GHz,结构尺寸为25mm×25mm×4.5mm时,天线实测增益为4.9dBi。根据仿真数据加工天线实物,实测结果与仿真结果基本一致。     

一种用于GPS的小型化全向圆极化天线设计

圆极化天线在卫星导航通信、雷达及信息对抗上有非常重要的作用.本文提出了一种工作在GPS L1频段(1. 575GHz)上的小型圆极化天线,它具有较低的剖面和较小的尺寸,结构紧凑、馈电简单,并呈现良好的全向圆极化特性.天线的辐射结构由一个4轴弧形贴片和直接馈电的金属柱组成,同时,贴片内环引入额外的弧形枝节,外环枝节的末端引入4个短路探针来实现天线的小型化.通过Ansoft HFSS 16. 1对该天线进行仿真验证,结果表明,该圆极化天线在1. 575GHz频段上具有良好的驻波特性,且工作频带内的轴比3 dB,最高增益达到0. 2 dBic.     

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。     

一种新型双频圆极化卫星导航天线的设计

提出了一种表面开槽并增加辐射边框的新型贴片天线. 采用HFSS软件仿真的结果显示,它的阻抗带宽和轴比带宽相比普通单贴片天线增大很多,而且具有良好的增益和双频带特性,其双频带可以覆盖GPS/GLONASS/GALILEO/北斗四大卫星系统的L1和L2频段. 因此,非常适合用于手持式精确导航终端,以取代两片结构的双频贴片天线.与其他双频圆极化贴片天线相比,此新型贴片天线具有频带宽、尺寸小且剖面低等突出优点,具有良好的应用前景.     

一种同步卫星C波段微带天线的设计分析

针对同步卫星C波段的频带要求,设计了一种微带二元阵列天线。天线采用矩形辐射贴片,双点馈圆极化的两元等幅同相、相距为0.75倍波长的直线阵结构。利用电磁仿真软件Ansoft HFSS进行仿真及优化,得到天线法相增益≥9.5dBic,扇面正前方波束宽度±16°增益≥6.5dBic,扇面仰角30°波束宽度±16°增益≥0dBic,且天线各个频点下的前后比≥10dB等天线性能参数所对应的结构参数。加工成实物并利用微波暗室进行测试,测试结果与Ansoft HFSS仿真结果基本相符。     

无线局域网的双频圆极化圆环缝隙天线设计

通过分析与改进传统圆环缝隙天线,提出了一种用于无线局域网（WLAN）的小型双频圆极化缝隙天线.天线的底层由接地面的2个圆环缝隙组成,圆环之间用2条矩形切口连接,确保能量由外到内传递.介质基板采用FR-4材料,顶层由50Ω开路微带线馈电,天线大小为40 mm×40 mm.给出了天线的阻抗带宽、辐射方向、圆极化率及最大增益的仿真曲线.仿真结果表明,天线能够完全覆盖WLAN工作频段（2.400~2.485,5.150~5.350,5.725~5.825 GHz）,并且在WLAN频段内圆极化轴比低于3 dB,最大增益达到4.8 dBi.利用矢量网络分析仪测量了天线实物的阻抗带宽,测试数据与仿真结果十分吻合.     

单馈圆极化微带天线的工程调试方法研究

为解决单馈圆极化微带天线的工程实现与设计方案存在着谐振频点不一致、轴比变差等问题,基于单馈圆极化天线理论基础,提出了两类单馈圆极化天线的工程调试方案,并采用HFSS软件进行了仿真。仿真结果表明,在天线的不同位置进行调试可分别对单馈圆极化微带天线的谐振频率、反射系数和轴比等天线性能进行优化调整,这对该类天线的工程调试具有指导意义。     

一种S频段卫星通信相控阵天线设计

为了解决目前卫星通信相控阵天线波束扫描角度范围较小、低仰角增益较低等问题,采用双层微带结构,加载圆形金属腔体,实现了更宽波束的S频段圆极化相控阵单元,来提高相控阵低仰角增益．然后,用24个单元按照水滴状形式排布组成相控阵阵列,以减小风阻．仿真结果表明,在收发频段内,相控阵单元的电压驻波比小于1.3,轴比小于3dB,单元在阵中的3dB波瓣宽度为120°左右; 天线阵列在扫描到仰角25°时,其增益相比天顶方向(仰角90°)下降了4dB左右．最后,加工好的天线阵列测试结果和仿真结果具有很好的一致性,波束扫描角度较宽,低仰角增益较大,满足设计要求．     

Design of dual-band shared-aperture circularly polarized antenna with a wide beam for aircraft platforms

Most of published shared-antennas focus mainly on the characteristics of multi-band and multi-polarization, that is, a high profile and a complex structure. A dual-band circularly polarized shared-antenna is presented with a simple structure and wide beam coverage. Firstly, to reduce the size and weight, the shared-aperture antenna is applied for the quad-operating frequencies (UHF1/UHF2/S1/S2) with a stacked microstrip patch antenna and high dielectric constant substrates. All the quad-operating bands can be freely tuned by changing the lengths of patches. Secondly, the substrate with a high dielectric constant is added on the patch to improve the gain of the antenna in the low elevation direction, broadening the antenna beam. Next, to obtain the quad-band circularly polarization (CP) radiation pattern, the feeding structure with the broadband phase shifter is also designed. Finally, the proposed antenna prototype is fabricated and measured. Its measured impedance bandwidth, axial ratio and radiation pattern are in good agreement with simulation results. The proposed antenna has already been applied to a special airborne communication system. Additionally, the antenna synthesis method may be further extended to realize the shared-aperture circularly polarized antenna with more than two bands.     

一种高增益多频带微带贴片单元的设计

设计了一种由圆、正八边形、矩形组合构成的微带贴片天线,其使用同轴线馈电。采用有限元法对所设计天线的电特性进行了仿真研究。同时也对天线在不同尺寸参数下的性能指标进行了对比分析。结果表明,天线兼具高增益和多频带的特性,在2.25~2.33GHz、3.51~3.7GHz、4.34~4.6GHz频带内,带内回波损耗全部小于-10d B,天线最高增益达到7.37d B,且天线的E面和H面辐射波束较好,半功率波束宽度约是60°;仿真结果证实了所设计的天线具有良好的性能指标。     

Design of a miniature broadband internal antenna for PD detection in GIS

According to the analysis of the relationship between the impedance and bandwidth of the dipole antenna, a novel elliptical plane internal antenna feeding by a coaxial line is presented. It consists of an elliptical monopole and a rectangular grounding piece and has the virtues of broad band, high gain and small size. The antenna can be used for ultrahigh frequency (UHF) partial discharge (PD) detection in the gas-insulated switchgear (GIS). The size is achieved by using the simulation software Ansoft HFSS and the optimum size of total antenna is 90mm×45mm. A prototype is constructed and studied, and then measured. The antenna covers a large band from 781MHz to 2.00GHz, with the VSWR less than 2.5 and a max gain of 3.55dB. Simulated and tested results are in good agreement and the radiation pattern and gain characteristics are given.     

一种新型宽带方向图可重构天线

设计了一种具有两个辐射模式的宽带方向图可重构天线。该天线由两个准八木天线单元组成,两个单元的辐射体分别指向相反的方向。两个单元使用同一根同轴线从背面馈电,在每个单元的馈线与同轴线馈点之间安装一个PIN二极管以控制辐射模式。在天线振子的下方安装反射板用以调节天线的辐射方向,避免了天线对射频组件的干扰。仿真结果显示,天线的工作频段为5.00~5.65 GHz,两种模式的主瓣分别指向θ=±55°,3 dB波瓣宽度均为110°,工作频段内增益为7.3~7.7 dB,调节反射板的尺寸可以改变天线的主瓣指向。对该天线进行了实际制作和测量,实测结果和仿真结果较吻合。该天线可以用于智能通信系统。     

一种高增益扇形微带贴片天线的设计

贴片形状是影响微带贴片天线性能的主要因素,通过仿真设计了一种高增益扇形微带贴片天线。扇形微带贴片天线采用同轴馈电方式,通过有限元法对扇形微带贴片天线在不同参数下的性能进行对比研究。仿真结果表明:扇形微带贴片天线的谐振频率、回波损耗等性能参数符合设计要求,天线的回波损耗小于-10d B。通过对比扇形微带贴片天线在不同尺寸下得到的天线增益,可以得出结论扇形微带贴片天线最高增益为9.17d B,比普通微带贴片天线的增益高了约4d B。     

串馈式交叉共轴天线增益的研究

利用矢量位方程和由网络理论确立的结点处的等效电压源,建立起天线电流分布的积分方程,通过矩量法进行计算,首次给出了串馈式交叉共轴天线的增益与振子节数间较精确的关系曲线,并对该天线增益与电缆填充介质,频带等的关系作了研究,结论与实测结果吻合很好。     

THz光子晶体天线仿真与设计

在THz频段喇叭天线的口径面上加装金属面, 金属面上环绕天线口径排布金属圆柱构成光子晶体, 利用光子晶体带隙可以抑制表面波的特性, 建立了THz光子晶体天线的物理模型. 采用电磁仿真软件优化设计了一个新型的THz光子晶体天线, 该天线工作频率为30GHz, 最大增益为17.6dB. 与传统的喇叭天线相比, 其增益变大, 主瓣变窄, 背瓣减弱, 方向性得到了较大的改进.     

一种单向介质辐射器的数值模拟

在PC机上应用扩展虚拟内存技术对一种单向介质辐射器(UDR)模型进行了FDTD模拟,求出了远场区辐射方向图,得出的数值结果与实测值较好地吻合;讨论了前后功率流,证明了这是一种仅在正前方有极强辐射的定波束高增益天线原型。该天线适合移动通信的手机天线、防撞雷达、空间功率合成器等特殊应用。     

共面波导宽频带微带缝隙天线的设计与分析

为了扩展微带的天线频宽,减小微带天线尺寸,扩大其在小型化宽频带通信系统的应用,提出一种改进的基于共面波导(CPW)的宽频带微带缝隙天线.采用较低介电常数(εr=2.2)和厚度薄(h=0.8 mm)的材料作为微带天线基板,使得天线尺寸缩减了30%.利用CST Microwave Studio仿真软件对其进行仿真,得出输入反射系数曲线S11和辐射方向图,其中心工作频率为3.52 GHz,获得52%的阻抗带宽(S11<-10 dB),频率范围是3.07～4.11 GHz,频带得到展宽.根据对影响天线性能的主要物理参数进行仿真、分析和优化,得到理想天线尺寸.实验结果表明,共面波导宽频带微带缝隙天线比传统微带贴片天线性能有了较大的提高,采用共面波导馈电是可行性和有效性的.     

高介电常数的介质微带天线频带宽度展开方法

从矩形微带天线的输入阻抗出发,利用天线谐振导模对微带天线阻抗的影响,提出了展宽微带天线频带宽度的方法。在高介电常数情况下,激起TE01模和TM01模时,相对带宽可以从单模时的0.7%展宽到2.7%;并给出了仿真结果。