一种基于开口谐振环的高增益宽带双极化天线设计

该文设计并制作了一种基于超材料的高增益宽带双极化天线,该天线由两个正交放置的印刷振子单元、馈电巴伦及金属接地板构成。为了进一步展宽带宽、提高增益,在天线上了加载开口谐振环、互补开口谐振环等超材料结构。测试结果表明,该天线回波损耗小于-10 dB的带宽约为69%(0.98~2.01 GHz),在相同的频带内隔离度大于20 dB。由于开口谐振环的引向作用,天线的辐射特性得到改善,增益最大提高了4.1 dB左右。和已有设计相比,该天线的总体高度减小了约12%。其可以当作独立天线使用,也可用作反射面天线的双极化馈源。     

基于接地开口环的超宽阻带带通滤波器设计

在通带附近引入传输零点可以得到具有良好带外抑制特性的带通滤波器。提出了一种新型的接地开口谐振单元并提取了该单元结构的等效电路模型。通过与电磁仿真结果对比,证明了对单元结构分析的准确性与提取等效电路模型的有效性。结果表明,该谐振单元在高频段引入了一个传输零点。同时,在基本不影响通带中心频率的前提下,可以通过改变部分结构参数来调整该传输零点的位置进行灵活设计。最后,利用3个单元结构的级联设计具有良好通带特性及带外抑制特性的带通滤波器。对滤波器进行了仿真、加工及测试,测试结果与仿真结果有良好的一致性。     

基于三角形开口谐振环的异向介质特性研究

以三角形开口谐振环代替传统的开口谐振环(SRR),利用其谐振特性激励磁响应从而实现负磁导率。设计了两种三角形开口谐振环加线的异向介质结构,分别通过参数提取、棱镜仿真以及能量传输实验等三种方法验证其左手特性。结果表明,在分别由两种结构组成的棱镜实验中,根据斯涅尔定律计算出的折射率与各自的参数提取结果相同;同时,二者负折射率频段与能量透射频段基本一致。     

波导中开口谐振环的实验研究

金属开口谐振环(split ring resonators,SRRs)是组成负磁导率结构材料的基本结构单元.本文利用波导法系统地研究了六边形SRRs的微波透射、吸收以及传输相位随频率的变化特性.实验结果表明:单个SRRs的谐振频率随内外环间距的增加而减小,且传输相位在谐振频率处发生跃变;两个SRRs间的相互作用随其间距的变化而变化,即谐振频率随间距的增加而增加,且在谐振频率处吸收出现最大值;多个以一定间距排列的SRRs列的电磁谐振行为可由环的开口大小调控,且谐振频率随开口间距的增加而增加.SRRs电磁谐振行为的研究对于左手材料的制备具有一定的指导意义.     

微波波段金属开口谐振环对的共振模劈裂现象研究

通过理论分析、电磁仿真和实验测量,研究了U形金属开口谐振环对(Split Ring Resonator Pair,SR-RP)在微波波段的电磁响应。利用等效电路方法研究SRR及SRRP的电磁响应特性,解释了SRRP构成的周期阵列中由于电磁耦合作用引起的共振模劈裂现象。并通过电磁全波仿真与实验测量,进一步研究了构成SRRP的两谐振环的夹角变化引起的传输特性的变化,传输曲线上的共振模劈裂程度随着两谐振环夹角在0°~180°范围内的变化呈现先减小后增大的变化趋势。     

基于SRR结构的多频带频率选择表面

为实现频率选择表面(FSS)的多频带特性,将开口谐振环(SRR)结构引入多频带FSS的设计中.基于等效电路和仿真模型分析了单个SRR的电磁谐振特性,及其作为FSS结构单元而产生的电磁耦合.最后,利用有限元仿真软件HFSS计算了理想状态下无穷大周期性结构的多频带FSS,并通过对FSS的传输和反射频谱研究,揭示这种FSS谐振频率与SRR结构基本几何参数的内部关系.     

基于开口谐振环的高温超导超增益天线的研究

针对空间天线在移动通信中的应用,设计了一款适用于空间应用的高温超导超增益天线。采用开口谐振环结构,通过类似于八木天线的方式排列以实现天线的高增益,使用超导材料代替传统金属材料降低天线的损耗。仿真结果表明该天线工作在2.45 GHz,增益为7.29 dBi,实验测得天线增益为7 dBi,比哈林顿定义的相同尺寸的天线增益高2.01 dB。该天线具有小型化和高增益的特点,天线尺寸为22 mm×34 mm×0.5 mm。     

基于开口谐振环的微带天线互耦抑制研究

提出了一种通过加载开口谐振环隔离板来抑制微带天线阵元之间耦合的方法。首先设计了一款工作频率在6GHz的微带天线阵,然后在其阵列单元间加载单环SRR隔离板结构。该结构在特定频段具有带阻特性,可以有效抑制天线单元间的互耦,增加天线单元间的隔离度。最后利用HFSS软件进行了仿真与优化。仿真结果证明:该结构的引入能使微带天线单元间的互耦因子降低10d B左右,体现了较好的互耦抑制特性。     

11.25°毫米波数字移相器的设计

设计了一种Ka波段11.25°数字移相器。采用一前一后加载支线的方式,在Ka波段内研制出11.25°数字移相器。该移相器在30～31GHz工作频带内,驻波比小于1.65,插入损耗小于3dB,固定相移11.25°,相位精度达到±3°。     

毫米波段下谐振环测试基材介电常数的研究

文章根据实际使用谐振环对基材进行毫米波段介电常数(D_k)测试时遇到的问题出发,结合具体实验考察,分析了三种不同形式谐振环在30 GHz以上频段的可行性,最终发现带边缘耦合形式谐振环可以较好地解决普通谐振环在毫米波段不出现谐振或者杂散干扰的影响。结论可供CCL材料厂商和PCB厂商在进行D_k评定和监控时参考。     

一种毫米波大相移量移相器设计方法

为了解决传统开关线型移相器存在相移越大,频带内相移偏差量也越大的问题,采用谢夫曼开关线型移相器对传统开关线型移相器进行改良。介绍了谢夫曼开关线型移相器在Ka频段实现90°和180°大相移量的原理和关键技术,使用ADS仿真软件进行建模仿真。仿真结果满足在频带内驻波比小于1.3,移相精度在3°以内,验证了该方案的可行性。     

毫米波分离型子阵列的低复杂度混合波束成型传输设计

为了增强毫米波传输的系统性能及扩大其覆盖范围,数模混合（大规模）多输入多输出（MIMO）传输技术得到了广泛关注。本文针对分离型子阵列混合波束成型架构的毫米波通信系统,研究了基于码本的低复杂度优化子阵列波束控制矢量算法。采用交替优化方法及干扰对齐思想,本文提出了一种双向交替优化设计各收发子阵列的波束控制矢量算法。所提出的算法具有收敛速度快,计算复杂度低的特点。数值仿真结果表明,基于该算法设计的分离型子阵列混合波束成型传输方案的有效性及复杂度低的优越性。      

毫米波数控移相器的设计与制作

移相器是毫米波相控阵雷达收发系统重要电路,基于安捷伦IC-CAP软件及砷化镓原片工艺线,研究了砷化镓毫米波开关器件测试、建模技术及其应用。采用0.15μm GaAs PHEMT工艺成功制作了一款Ka波段5位数控移相器MMIC,对毫米波数控移相器MMIC集成电路的设计、制作过程进行了阐述,并给出了测试结果。电路设计采用了开关滤波拓扑结构,运用微波探针在片测试系统对芯片进行了实测,在34~36 GHz范围内获得了优异的电性能。给出了移相器的测试曲线,32态均方根移相误差(RMS)5°,插入损耗典型值8 dB,输入/输出电压驻波比系数典型值2,芯片尺寸为2.5 mm×1.5 mm×0.1 mm。     

Analysis of a Differential Phase Shifter

This paper presents the theory and analysis of a ganged pair of "line stretcher" microwave phase shifters. The error analysis shows that some of the errors inherent in a single phase shifter of this type can be reduced through the use of a differential system; however, the magnitudes of other errors may more than offset the reduction. Graphical data are included to facilitate the rapid determination of the limit of error for any specified angle measurement.     

基于SIW结构的毫米波MEMS滤波器设计

针对5G毫米波无线通信的发展需求,采用硅基单层基片集成波导(SIW)结构设计了一款毫米波滤波器。首先通过理论分析,计算得到滤波器的结构参数。然后使用电磁仿真软件HFSS 对滤波器结构进行仿真与优化,使其满足设计指标要求。设计得到了一个五阶毫米波滤波器,其通带范围24.25~27.5 GHz,相对带宽12.56%,中心频率处插入损耗小于1 dB,带内回波损耗优于-16 dB。最后,使用MEMS工艺将该滤波器加工成实物并进行性能测试,得到尺寸为9.45 mm×4.8 mm×0.4 mm 的滤波器芯片,达到小型化要求。测试结果表明,MEMS毫米波滤波器的仿真结果与测试结果基本保持一致。     

基于集总元件的多级高低通移相器设计

本文分析了多级高低通滤波器型移相器的带宽特性，在移相量较小时，使用单级滤波器来实现，中等移相量要用三级，移相量大时，需要五级。在此基础上，设计加工了P 波段五位移相，并给出了调试和测试结果。     

互补开口谐振环宽带带通滤波器的仿真设计

基于互补开口谐振环结构谐振特性,采用级联结构扩展带宽,设计了一种结构小的宽带带通滤波器,并通过HFSS软件仿真滤波器的谐振特性.仿真结果显示,滤波器具有较好的通带性能,其带外抑制度也比较高.     

Annular Ring Microstrip Antennas for Millimeter Wave Applications

This work presents a fullwave analysis for annular ring microstrip antennas on uniaxial anisotropic substrates. The effect of the anisotropic substrates on the antenna performance at the millimeter wave band is investigated. The analysis is performed in the Hankel transform domain using Hertz vector potentials and Galerkin Method. Numerical results are presented for the antenna main characteristics such as resonant frequency and radiation pattern.     

基于快速群体智能算法的毫米波天线设计

针对毫米波天线阻抗不匹配的问题,该文提出基于粒子群蚁群(Particle Swarm Ant Colony Optimization, PSACO)的天线贴片参数优化算法,利用蚁群算法的信息素引导机制获得粒子群算法的最优贴片长、宽及馈电位置;并采用模糊决策综合评价模型(Fuzzy Decision-Making Comprehensive Evaluation, FD-MCE)求解毫米波天线的地面开槽位置,实现带宽扩展。对28.0 GHz中心频率进行设计与仿真,结果证明所提方法能有效且快速实现毫米波天线阻抗匹配,保证谐振频率与中心频率的一致,且在开槽面积不大于接地面总面积30%时带宽可扩展约33%,回波损耗特性也得到明显改善。所提算法具有计算复杂度低,收敛速度快的优点。     

基于信息可编码超材料技术的毫米波雷达设计

本文针对可编程信息超材料的研究进展及其在毫米波探测雷达的运用设计,从原理分析、参数仿真、实际运用等多角度介绍了可编程信息超材料对电磁波全面而灵活的调控能力, 着重探讨了可编程信息超材料技术在探测雷达的运用,提出了一种低成本、低功耗、小体积的近程探测雷达设计思路。