一种紧凑型三陷波 UWB-MIMO 天线的设计

提出了一种紧凑型的三陷波超宽带多输入多输出(ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线,将半圆形与 正六边形结合作为辐射贴片,接地板引入带“梳子”缝隙状 T 型枝节来实现较高的隔离度,天线尺寸为 36 mm×18 mm×1. 6 mm。 通过在辐射贴片上刻蚀倒“Ω” 形槽,在馈线上刻蚀类“U” 形槽以及贴片旁引入类“U” 形枝节的方式实现 WiMAX( 3. 3 ~ 3. 6 GHz)、WLAN 部分频段(5. 725~ 5. 825 GHz)和 X 波段下行频率(7. 25 ~ 7. 75 GHz) 3 个频段的陷波。 仿真与实测结果均表 明,该 UWB-MIMO 天线的工作带宽为 1. 9 ~ 10. 6 GHz,相对带宽达到 139%,3 个陷波频段为 2. 9 ~ 3. 7 GHz、5. 6 ~ 6. 0 GHz 和 7. 05~ 7. 76 GHz,且隔离度大于 20 dB,包络相关系数 ECC<0. 003,说明天线在各方面特性良好,可以满足 UWB-MIMO 天线的 要求。     

紧凑型超宽带 MIMO 天线的研究

针对当前超宽带多输入多输出(UWB-MIMO)天线存在尺寸大、隔离度低等缺陷,设计了一款紧凑型UWB-MIMO天线,天线尺寸仅有41 mm×25 mm×1.6 mm。通过扳手形微带馈线扩宽天线的带宽,在天线的接地平面上引入锯齿形和梳状电磁带隙结构以获得较高的隔离度;加载C形枝节形成陷波以抑制X波段的下行频段对超宽带系统的干扰。实验结果表明,所设计的UWB-MIMO天线的阻抗带宽为3.1～12.0 GHz,陷波频带为7.0～7.9 GHz;在整个工作带宽内,隔离度大于20 dB。设计的UWB-MIMO天线具有良好的辐射特性、稳定的增益和较低的包络相关系数(ECC<0.006),适用于UWB-MIMO系统应用。     

一种双频段方向图可重构的方形天线的设计

提出了一种新型的双频段方向图可重构方形天线。该天线由贴片-槽-方形环及四个带 U 型槽的类喇叭形寄生单元构成。通过改变 U 型槽结构的深度,天线可分别工作在2.45 GH 和5.25 GHz 两个频点。通过控制贴片-方形环-喇叭形寄生单元之间通断,选择相应的寄生单元,天线可分别在θ=45°和θ=90°平面上实现4个方向的定向辐射。该天线在2.42~2.52 GHz 和5.21~5.32 GHz 两个频段上具有较好的定向性,适用于抗干扰性能要求较高的多频点工作的无线通信系统。     

共面波导馈电的超宽带天线研究

设计了一种共面波导馈电的超宽带(UWB)天线,其阻抗带宽达到341%。所设计的天线印刷在尺寸为28mm×21mm×1.6mm,介电常数为2.65的聚四氟乙烯介质基板上。同时为了实现该天线与WLAN(5.725~5.825GHz)系统的协同工作,本文在共面波导的地面上刻蚀一个矩形槽,实现UWB与WLAN系统的兼容。利用高频结构仿真软件HFSS对影响天线性能的主要物理参数进行仿真、分析和优化,得到天线的优化尺寸。实验结果表明,该天线比传统微带贴片天线性能有了较大的提高,从而表明了利用共面波导馈电和刻蚀矩形槽的天线设计方法实现多种宽带通信系统兼容的可行性和有效性。     

一种基于方向图重构机制的宽带宽视角相控阵天线

本文提出了一款风车形方向图可重构单元及其作为阵元的二维平面宽带宽视角扫描相控阵天线。所提出的单馈方向图可重构单元天线由辐射贴片、直流偏置电路以及宽带人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor, AMC)反射面构成。其中,辐射贴片为馈电结构可重构的四个Vivaldi缝隙组成的风车形贴片,它能够通过改变PIN二极管的通断以实现宽带内四个端射方向上的波束切换。此外,将AMC反射面加载于辐射结构的后端,使得最大辐射方向由原来的端射方向调整为准端射方向,这样有利于单元天线组阵后的扫描波束能够覆盖到侧射方向。对该天线单元及其构建的8×8均匀平面相控阵天线进行了仿真与分析。仿真结果显示,所设计的阵列天线同时具备了宽带宽视角二维波束扫描性能,其在5.4 ~ 6.1 GHz的工作频带内可以实现±60°范围内的二维波束扫描。同时,阵列的增益波动小于4.3 dB,并且具有较低的旁瓣电平。     

七频段金属外壳手机天线的设计

提出了一种应用在金属外壳手机终端上,实现了-6dB以下的带宽为800~960 MHz,1 710~3 000 MHz频段的天线设计。为了保证辐射性能和所需带宽,在金属的手机外壳的短边上开宽为2mm的U型槽,在馈电处采用电容匹配和一个可切换的电路接地枝节实现GSM850/900 (824~960 MHz),DCS/PCS/UMTS2100(1 710~2 170 MHz),LTE2300/2500 (2 300~2700 MHz)七个频段的覆盖。手机尺寸为152 mm×72 mm×6.8 mm,天线的净空区域为7 mm×70 mm。通过实物测试,手机天线的辐射效率,在低频824~960 MHz频段中为38%~46%,在1 710~2 700 MHz中,辐射效率为可达38%~64%。该天线具有很好的辐射性能,适合应用于金属外壳的移动终端中。     

弱场自解耦极近距离 MIMO 天线设计

为了抑制极近距离多输入多输出(MIMO)天线单元间的强耦合,提出了一种将MIMO天线单元的馈电位置邻近排布在激励天线单元电磁场弱场区的解耦方法。其中电磁场弱场区域主要通过改变微带天线的馈电结构产生。为了满足项目特殊需求,首先,设计了一款边到边距离为1 mm(0.011λ₀,λ₀为中心频率3.5 GHz时的自由空间波长)的二单元MIMO天线,仿真和实测结果表明,相比参考天线,利用该解耦方法使MIMO天线在工作频段内的隔离度最大改善了42 dB。进一步地,将改进天线单元沿120°分布构成一款三单元MIMO天线,该天线边到边最小距离仍然为1 mm。实验结果显示在工作频段3.45～3.55 GHz范围内,单元间的耦合抑制大于30 dB;在中心频率3.5 GHz处,测试的最大隔离度为52 dB,且各天线单元的反射系数不受影响。值得一提的是,所提出的解耦方法与传统方法相比,在减少互耦时不需要额外的解耦电路和结构,具有良好的应用前景。     

一种新型双频微带天线的设计与仿真

本文研究了一种新型结构的可同时工作在S/X波段的双频微带贴片天线.该天线的S波段单元和X波段单元印制在同一层介质基板上,S波段单元是一在边长40 mm方形贴片内对称开出4个边长12 mm方形槽的"田"字形贴片天线,4个边长为8 mm的方形贴片对应布置于"田"字形贴片槽内.这种结构可以实现天线的孔径复用,有利于减小天线的尺寸重量,便于设计制造.最后借助Ansoft 公司的Designer仿真软件对此天线进行仿真计算,讨论了两种情况下天线的辐射特性.     

高速动车组车载双频天线设计与布局研究

针对动车组内无线通信质量问题,在微带线的基础上运用分枝法,设计出满足高速列车车载要求的双频单极子天线。天线尺寸为23mm×36mm×1.3mm,最大增益为3.8dBi,其工作频段为2.28~2.64GHz和5.47~6.15GHz,在2.4GHz和5.8GHz频段相对带宽分别为14.6%和11.7%,覆盖ISM频段。以CRH380A型动车组内部环境为研究对象,运用CST电磁仿真软件,建立车厢内部车载天线布局仿真模型。同时,将车内传输效果与自由空间进行对比。各BSS内的天线传输系数在ISM频段内位于-20~-50dB之间,RSRP属于最优等级Ⅰ。验证了所设计天线的有效性及其布局的可靠性。研究结果对动车组车载天线设计以及车内天线布局有很好的参考价值。     

小型化双频印刷缝隙天线

针对无线通信系统中的多频段传输天线的小型化问题,设计了一种由L型微带线馈电的小型化缝隙天线。通过在地平面上开三个阶梯组成一端开口的缝隙切断电流路径,从而实现WLAN频段的双频带覆盖。运用电磁仿真软件对天线进行参数仿真和优化分析,通过改变缝隙的长度和宽度来实现天线同时工作在2.45GHz和5.8GHz。结果表明天线端口回波损耗S11≤-10dB以下工作带宽分别为2.4~2.49GHz和5.48~6.1GHz,满足IEEE802.11b/g和IEEE802.11a/n标准。同时对天线进行实物制作并进行端口回波损耗、增益和辐射方向图测试,仿真结果与测试结果比较吻合。相较于传统平面缝隙天线,本文提出的天线尺寸紧凑且结构简单,易于加工并与电路良好集成,具有广泛的通信应用前景。     

表面开槽的宽带遥测微带天线设计

微带天线由于体积小、易共形、适用于金属环境等优点而被广泛地应用于旋转件遥测系统中。针对传统微带遥测天线带宽较窄的问题,本文提出了一种通过在天线贴片和地板上开槽来扩展带宽的设计方法,并进行了仿真和测试验证,二者结果吻合良好。高频电磁结构仿真软件HFSS的仿真结果表明,通过在适当位置开槽,可使得天线的相对阻抗带宽(S11<-10dB)达到5.6%(2.409~2.545GHz),基本覆盖ISM频段,最高增益可达4dBi。测试结果表明其相对阻抗带宽为6%(2.41~2.56GHz),在收发天线间距10毫米的情况下,传输系数S21达到-22dB,可以满足遥测系统的需求。     

低成本宽带高效率堆叠贴片天线

为克服合成孔径雷达中现有微带天线带宽窄、效率低、成本高的缺陷,提出了一种在低成本FR4基板上实现的X波段宽带高效堆叠微带贴片天线。天线通过多层FR4基板堆叠方式构成,通过空气腔的引入,天线的有效介电常数和介质损耗得到降低,天线的效率和带宽得到提升。利用寄生贴片在带内增加了谐振点,使得天线的带宽得到进一步增大。同时为补偿馈电探针的寄生电感,利用微带匹配器对天线的输入阻抗进行匹配。实测表明,天线输入驻波低于2.0的频率范围为7.7~11.7GHz,相对带宽大于40%。天线的增益为7.6dBi,效率为83%。与传统微带贴片天线相比,具有宽带、高效、低成本的特点,具有一定应用前景。     

CPW‐fed compact thin‐film UWB antenna with dual band‐notched characteristics

This paper presents a new compact thin‐film ultrawideband (UWB) antenna with dual band‐notched characteristics. The antenna contains a rectangular slot with a fork‐like tuning stub. To achieve the dual band‐notched characteristics, narrow and U‐shaped slots are inserted on the radiator. This antenna is printed on a Mylar film substrate of 0.3 mm thickness with a dielectric constant of 3.2. The antenna has compact dimensions of 34.5 × 27.3 mm². It operates in the frequency range 2.9–11.3 GHz with impedance matching covering the entire bandwidth and reasonable radiation properties. It also exhibits dual band‐notched characteristics. One of the notched frequencies is in the range 3.3–3.7 GHz (WiMAX band) and the other in the range 5.1–5.8 GHz (WLAN band). The antenna is designed and simulated by using the commercial IE3D software, which is based on the method of moments. The antenna was fabricated and measured using Agilent E363B PNA network analyzers. The characteristics of the fabricated antenna show high correlation with those obtained from the simulation. The results confirm that the proposed antenna can achieve notch performance for WLAN and WiMAX communication systems and is also suitable for various portable UWB applications. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Design of smiling‐face‐shaped band‐notched UWB antenna

A novel smiling‐face‐shaped band‐notched ultra‐wideband (UWB) antenna is designed in this paper. First, antenna bandwidth is broadened by adding a pair of small semi‐circular stubs (ears) and etching a pair of symmetrical C‐shaped slots (eyes), a triangular slot (nose), and a U‐shaped slot (mouth) on the patch. Second, by adjusting the length of the ground plane and creating a stepped slot on the ground plane, antenna bandwidth covers 3–12 GHz. Third, a pair of L‐shaped slots (hands) is etched on the ground plane to create a notch, which can effectively suppress the interference signal in worldwide interoperability for microwave access (WiMAX) (3.4–3.6 GHz) and satellite C band (3.7–4.2 GHz). Lastly, the proposed antenna is fabricated and measured. The measured results indicate the proposed antenna has good performance and can be widely used in UWB systems. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.