多功能可调谐超宽带陷波天线设计与实现

超宽带陷波天线能有效避免与现有无线信号的干扰,可满足现代无线通信天线小型化、宽频带以及多服务的要求,在宽带物联接入及移动通信领域内具有良好的实用性和广阔的应用前景。文章概述了超宽带陷波天线结构与工作原理,利用全波仿真软件HFSS进行设计并实现其超宽带特性、陷波特性、可调谐功能,通过矢量网络分析仪对微带天线实物进行测试,并与仿真数据相比较。结果表明:所设计的天线在3.1～10.6 GHz内回波损耗-10 dB,电压驻波比基本2,发射效率50%;利用矩形环贴片结构实现宽频带特性,在矩形环内引入寄生谐振单元抑制特定频段天线的辐射特性,改变寄生谐振单元的尺寸,可实现特定频段内的陷波特性。     

采用寄生条带的双陷波UWB天线设计

针对超宽带通信与现有的民用通信存在频带交叠的问题,提出一种使用共面波导馈电的具有双陷波特性的超宽带(UWB)天线.通过在共面波导馈电线底面引入2条接地的寄生贴片来实现频段内的双陷波特性.研究结果显示,该天线在3.1～10.6 GHz的频带范围内具有良好的阻抗特性和辐射方向特性,其中在5.15～5.35 GHz和5.75～5.85 GHz范围内具有陷波特性.     

陷波可重构的小型化UWB天线设计与实现

设计并实现了一种具有陷波可重构特性的超宽带天线.天线主要由阶梯状辐射贴片、微带线馈线和矩形地板等组成.在天线辐射贴片和微带馈线上分别刻蚀C形和U形缝隙,在刻蚀缝隙的中心位置加载PIN二极管开关,通过开关的导通与断开,改变刻蚀缝隙的结构尺寸,实现了3个频段的陷波功能.采用ANSOFT HFSS仿真软件获得天线相关参数.测...     

一种串联馈电式超宽带天线阵列研究

为了实现高效辐射性能，本文对一种串联馈电式超宽带天线阵列进行研究设计。该阵列天线以0.02 mm厚的柔性聚酰亚胺为衬底材料，由3个超宽带单元天线和1个金属反射板构成。天线单元含有缝隙结构，通过串联方式进行连接，并采用共面波导馈电获得超宽带特性，天线下方放置金属反射板，以获得定向辐射特性。同时，采用电磁仿真软件高频结构仿真器(high frequency structure simulator, HFSS)对所设计的天线阵列进行建模仿真和设计分析。仿真结果表明，天线阵列的仿真带宽为3.02～12.05 GHz,测试带宽为2.92～12.35 GHz,覆盖超宽带3.1～10.6 GHz频段。天线在工作频段内保持良好的方向性，在8.5 GHz时，获得最大测试增益为8.6 dB,仿真增益为10.8 dB,说明天线带宽与方向图增益等性能均与仿真结果相吻合。本文设计的天线面积为121 mm×55 mm,天线与放射板间距为23 mm,具有高增益、尺寸小、质量轻等性能，适用于小型超宽带终端设备。该研究为柔性超宽带频段的阵列设计提供了理论基础。     

认知超宽带无线电自适应波形设计算法

为了解决认知超宽带与窄带系统共存问题,实现认知超宽带无线电自适应波形设计,采用高斯函数的加权叠加作为认知超宽带脉冲波形.通过将波形设计问题转化为线性滤波器设计问题,采用Parks-McClellan算法进行求解,实现了任意中心频率和带宽陷波的波形设计.并进一步提出了利用权重值数组控制不同频带陷波深度的方法.仿真结果表明,所设计波形的功率谱密度在WLAN频段上可以实现约-30 dB的陷波,同时也可以实现多个频段陷波的波形设计.根据实际需要选择权重值可以控制各个频段的陷波的深度.     

提高天线增益的超材料FSS结构设计

提出一种超材料频率选择表面结构,可以提高超宽带天线的增益,解决超宽带天线辐射效率低、反向辐射损耗大的问题。圆形贴片微带天线具有超宽带的辐射特性,作为反射面的频率选择表面位于超宽带天线介质基板的正下方,超材料单元以5×6方式排列于反射面的上表面。所设计的超材料频率选择表面结构具有超宽的频率带隙特性,置于超宽带天线下方,提高了天线的辐射效率,仿真结果表明在原天线的工作频段范围内,具有反射面的超宽带天线比原天线增益平均提高了3.28 dB。天线整体结构尺寸小且易于集成,可应用于使用超宽带技术的小体积便携式移动通信设备中。     

具有陷波结构的超宽带Vivaldi天线设计

高速通信系统需要超宽带天线的支撑,衡量超宽带天线的主要技术指标是相对带宽与增益,如何抑制频间串扰也是需要解决的问题,为此,设计一款具有陷波结构的超宽带天线,可以有效隔离各个频点。在典型Vivaldi天线结构的基础上,通过在天线的最大开口处加载1个梯形辐射片,间接构成三角形缝隙实现陷波;将馈电的微带线置于上、下2个辐射片之间的中间层,以电磁耦合的方式给2个辐射片同时馈电。仿真结果表明,天线覆盖的频带范围为2.8～11.7 GHz,相对带宽为123%,该频带内有6个谐振频点,最大与最小增益分别为9.46 dB和5.11 dB,同时产生6个陷波频点:4.25,5.6,7.4,9.05,10.7,12.35 GHz,将各个谐振频点相互隔离。该超宽带天线不仅具有较高的增益,而且也解决了通信串扰的问题。     

三阻带特性的超宽带天线研究与设计

针对超宽带通信与现有的民用通信存在频带交叠的问题,提出一种使用共面波导馈电的具有三阻带特性的超宽带天线.在此款天线中的超宽带天线原型从本质上来看是偶极子天线,故此具有很好的全向特性.同时使用三阶的开路存根结构和缺陷地结构来分别完成3个阻带抑制设计.3个阻带的设计相对独立,故此可以独立调节.为了验证天线的时域特性,利用电磁仿真软件CST对该天线进行了全波的时域仿真分析.最后通过实际测试进一步验证天线在3.1～10.6 GHz的全超宽带频段具有良好的全向特性,同时在WLAN、Wimax及C波段和X波段卫星通信频段具有良好的阻带抑制特性.     

平面单极子超宽带天线的设计方法研究

超宽带通信是具有极宽频谱资源的无线电技术,主要用于短距离高速率通信、图像传输、无线传感器网络等应用领域,而天线作为无线系统的能量转换装置,其性能的优劣对整个系统起着重要的影响作用。为了获得好的辐射性能,基于平面单极子天线结构,提出采用共面波导馈电方式的平面超宽带天线模型,通过对辐射贴片的削角改变和馈电形状的渐变处理后,天线不仅具有紧凑的平面尺寸,也实现超宽的阻抗匹配特性。实验结果表明:天线的工作频段为2.72~14.2GHz,满足超宽带系统的频段需求,同时天线的E面和H面方向图具有较好的对称性和全方向辐射特性。     

超宽带准八木天线阵列设计

准八木(Quasi-Yagi)天线是一种基于传统八木天线的宽带平面微带天线,具有良好的增益特性.为了实现超宽带系统的远距离通信,该天线在准八木天线基础上增加了引向器,从而在对天线剖面影响较小的前提下提高了天线单元的增益.利用宽带馈电网络组阵,使天线阵列具有良好的阻抗匹配性能,显著提高了天线的辐射效率.仿真和测试结果均表明:准八木天线有效地实现了超宽带、小型化、高增益,并且在水平方向上天线的能量辐射范围比较大,而在垂直方向上能量辐射相对集中,从而在远距离地面通信中有效增加了辐射能量的利用率,可以实现定向远距离地面宽带通信.     

具有带阻特性的超宽带天线研究

根据短距离无线电通信系统对超宽带天线的要求,提出了一种具有带阻特性的紧凑的超宽带天线。通过在辐射贴片上开两个L型槽来实现天线的带阻特性,仿真和实测结果表明,所设计的天线具有30 mm ＆#215;30 mm尺寸大小,可实现天线频带宽度（ S11≤-10 dB）3．512 GHz,相对带宽达110％,并实现了5．26．2 GHz的带阻特性,实验结果表明,该设计天线在工作频带范围内具有全向性,适用于超宽带系统的应用,而且最高增益达到了7．58 dB。     

一种简易结构地板开槽的多频段内置单极子手机天线的设计

设计了一种应用于GSM850/GSM900/DCS1800/PCS1900/UMTS2100/LTE 2.3 GHz/WiMax2.5 GHz/LTE 2.6GHz多频段移动通信制式的内置单极子手机天线.天线整体结构由单馈电双分支平面辐射体和开槽结构的不完全PCB地组成,双分支平面辐射体能够产生3个谐振点,其中的短分支产生2 600 MHz谐振点,长分支产生900 MHz谐振点,短分支和长分支共同作用产生1 900 MHz谐振点,开槽PCB地延长地板的电流路径,从而降低了低频谐振点,增加天线带宽.天线整体结构尺寸为115 mm×60 mm×6 mm,其中天线辐射体尺寸为50 mm×15 mm×6 mm.所设计的天线结构紧凑、简单,易于制作,满足移动手机天线的设计要求.使用Ansoft HFSS仿真软件设计和优化天线结构,并制作实际的测试模型.实验测量结果和仿真结果一致性较好,表明了此天线结构设计的准确性.     

具有带阻特性的印刷U型超宽带天线设计

本文设计制作了一种具有带阻特性的印刷U型超宽带微带天线。采用在接地面上开一个矩形槽来实现天线的带阻特性,通过改变矩形槽的长度和宽度可以调节阻带宽度,并对阻抗和辐射特性进行了讨论。仿真结果表明,可以通过改变矩形槽的宽度来改变阻带的位置和宽度,可实现天线频带宽度（S11≤-10 dB）为2.8～10.5 GHz,相对带宽达116%,并能精确阻隔WLAN（5.725～5.85GHz）频率段。实验结果表明该天线适用于超宽带系统的应用。     

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.     

平面印刷单极子天线频带抑制技术的应用

为克服无线通信系统间相互干扰,采用频带抑制技术对共面波导馈电圆形单极子天线进行改进,设计出一副具有双阻带特性的超宽带天线和一副用于无线局域网/全球微波接入(WLAN/WiMAX)系统的三频段天线.通过在圆形贴片底端加载两条多边形槽线,实现了3.29～4.00 GHz和5.29～6.00 GHz抑制频段的超宽带天线,阻带覆盖了WLAN/WiMAX应用频段.在三频段天线的设计中,综合采用五边形槽线、调谐枝节和扇形槽加载技术,对频带进行阻断和控制.实测三频段天线的工作频带为2.25～2.80 GHz、3.3～3.8 GHz和5.1～5.9 GHz,覆盖了WLAN/WiMAX系统的应用频段,并在其余频段具有良好的频带抑制特性.所设计的两幅天线均具有可调的工作频段,适合复杂环境中对无线通信系统相互干扰的抑制.     

低侧面四频带PIFA手机天线设计

设计了一种适用于超薄手机的四频带PIFA天线,采用插销和寄生负载技术实现天线的多频带.将馈电位置下面地板开槽和馈地探针直接接入大地板增强天线辐射.此外,利用π形无源匹配技术减小天线的回波损耗,进一步增强天线的辐射效率.实验测量表明,该天线能工作在GSM900/DCS/PCS/UMTS 4个频段,且辐射效率分别为38％、40％、42％和39％.     

超宽带电小天线的研究进展

对近5年来发展的超宽带平面天线技术主要是电小天线进行了综述,依次介绍了超宽带偶极子天线、平面单极子、低雷达截面单极子、印刷单极子、圆盘单极子天线的最新研究进展.最后展望了小型平面超宽带天线的未来研究方向.     

Design of Multi-band Small Antenna Based on Single Split-Ring Resonator

To use the single split-ring resonator(SRR)as a basic unit cell for small antenna with multi-band frequency response is proposed.The structure of antenna is consisted of a single spilt-ring resonator and a coupled microstrip line.The designed antenna is numerically optimized with CST Microwave Studio.The radiation properties of the antenna show that there are three frequency bands among which two bands are 1.3 GHz and 2.1 GHz ultra-wideband(UWB),respectively,where S11 is less than-10 dB.The gain at every fr...     

Design of a novel miniaturized broadband microstrip antenna

The method of broadening the bandwidth of the low-profile single patch antenna is studied. A novel rectangle-shape broadband signal patch antenna using the dumbbell-shape Defect Ground Structure (DGS) is proposed in this paper. The antenna consists mainly of the rectangle patch and two surrounding parasitic patches with a C-shaped slot. The resonance characteristics of the parasitic patches are analyzed to determine the dimension of the parasitic patches, and then taking advantage of the gap in etching and DGS, the bandwidth of the antenna is widened. This patch antenna is calculated by Ansoft HFSS. The results validate the proposed approach, which helps the improvement of the bandwidth of the antenna from 500MHz to 1000MHz. Compared with the typical microstrip antenna, the proposed antenna is compact in size, light in weight, and low in longitudinal dimension. The designed antenna is suitable for the design of an array to reduce the coupling among array elements. The substrate of the antenna is the signal layer RF4, and it can be applied in industrial production expediently.