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.     

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.     

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.     

基于分形的小型化宽频带微带天线设计

结合分形理论的优点,仿真设计了2种基于分形技术的微带天线。这2种天线均采用正六边形分形迭代结构,分别使用微带线和共面波导馈电。通过数值仿真,对天线的阻抗特性和方向图进行了研究,结果表明这2种分形天线的阻抗带宽均达到了90％左右,并且在整个工作频段内具有良好的辐射方向性。同时分形结构的引入,实现了天线的小型化。     

应用于ISM频段的双频整流器系统设计

为了将环境中的射频能量转换成直流电能为低功耗设备供电,设计了一种宽带共面波导天线与新型匹配网络相结合的双频带能量收集器.宽带天线的带宽为0.8~2.8 GHz,可以收集环境中频率为0.915 GHz和2.4 GHz的射频能量,并且相对于微带天线,尺寸缩小了近1/3;新型匹配网络可同时匹配在0.915 GHz和2.4 GHz双频带处,并且匹配带宽分别达到了30 MHz和100 MHz.实验结果表明:该系统与功率为0.1 W的阅读器相距50 cm时,可以收集到201 mV的直流电能;与功率小于0.1 W的路由器相距10 cm时,可以收集到33 mV的直流电能.这表明本文所设计的双频带整流系统可以有效收集环境中ISM频段(0.915 GHz和2.4 GHz)处的能量.     

UHF雷达天线馈源的研究

针对机载合成孔径雷达天线小型化、高增益和宽频带的问题，提出一种棱柱面雷达天线的新馈源．该馈源基于共面波导工艺，将薄金属偶极板印制在介质衬底两侧，完成了二元“H”形天线阵的设计．通过结构仿真和优化设计，使该天线阵在超高频频段的带宽达到2．2倍频程；带内驻波小于1．85；中心频率处的增益大于9．60dBi．仿真结果表明，该天线阵能构成宽带UHF频段雷达天线的新馈源．     

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.     

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。     

宽带共面波导馈电"△"形单极天线

提出了一种新颖的共面波导馈电单极天线，“△”形辐射单元馈刻在介质板上，由同一面的共面波导传输线馈电．对此种天线进行了理论分析，加工并测试了一个天线单元，理论值和实验值吻合较好，验证了设计的可行性，实测阻抗带宽达到111．8％(VSWR小于等于2)，天线工作频率为0．788．2．787GHz．此种天线适合于通信领域的应用．     

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.     

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。     

2.4GHz ISM频段贴片天线的分析与设计

Bluetooth和Wifi是现今在2.4 GHz ISM频段很热门的无线通信系统,天线在整个无线传输系统中扮演了很重要的角色,天线设计好坏将决定系统的性能.本文给出一种通过在底部开槽方式来改善普通贴片天线的低带宽性能,使其能工作在ISM频段,满足无线局域网2.4 GHz～2.4835 GHz要求.     

一种2.4 GHz新型紧凑型柔性低剖面可穿戴天线

可穿戴天线是集成在衣物表面或贴附在人体表面的天线,不能影响佩戴者的日常生活,因此为缩小天线尺寸,降低天线剖面,更好的适应人体,本文设计了一款结构简单、易于加工、重量轻、尺寸小、低剖面、低沉本的可用于人体穿戴的低剖面小型化穿戴天线。本文选用相对介电常数为3.5,厚度仅有70μm的聚酰亚胺柔性基板,采用半共面波导(coplanar waveguide,CPW)的馈电方式来设计工作在2.4GHz工业科学医学频段(industrial scientific medical band,ISM)的可穿戴天线。该天线具有18.15mm×26.4mm的紧凑尺寸,天线在人体表面的仿真带宽为1.22～2.6GHz,较好的满足ISM 2.4GHz(2.42～2.484 8GHz)医学频段的要求,实现了天线的小型化。本文提出的设计方法为减小穿戴天线尺寸提供了解决方法。     

五频段整流天线的研究与设计

针对5G频段以及传统频段的微波能量收集,提出了一款五频段整流天线,其主要由微波能量接收天线和五频段整流电路组成。为了将空间中的5G频段中3.5GHz与4.9GHz的微波能量以及传统频段中的1.75GHz、2.3GHz、2.8GHz的微波能量转为直流功率进行输出,整流电路由两个并联二极管结构的整流电路并联而成,为了收集更多的微波功率,接收天线的辐射方向图在1.75GHz与2.3GHz实现全向性的线极化辐射,在2.8GHz,3.5GHz和4.9GHz实现圆极化辐射。五频带整流天线可在功率为-20～5dBm的环境中工作,且最大RF-DC转换效率可达到58%。因此该整流天线可为低功耗电子设备供电。     

一种新型小型化十一频段手机天线设计

现有手机天线结构复杂、剖面高和尺寸大,为了缩小手机天线的尺寸,研究了小型化低剖面双层微带天线频带展宽的方法,提出了一款紧凑耦合的小型化十一频段手机天线,尺寸仅为37.0mm×7.2mm．该天线通过馈电单极子和地枝节耦合技术,激发多个谐振模,拓宽高频带宽,再利用加载电感方法,使低频谐振点偏移,拓宽低频带宽．实测结果表明,该方法可以有效展宽天线频带,能够覆盖长期演进、无线广域网8个频段,并且满足全球定位系统、无线保真以及蓝牙频段内S₁₁小于-10dB的要求,与传统微带天线相比,该天线具有尺寸更小、结构简单、频带宽等优点,具有良好的辐射增益和辐射效率．     

用于卫星导航终端的多频段层叠结构圆极化微带天线设计

针对多频段信号卫星接收天线,采用层叠微带和多级Wilkinson功分移相馈电网络结构,运用二点和四点馈电技术实现圆极化,设计了一种可用于3种卫星导航终端的新型多频段圆极化微带贴片天线。天线可工作于北斗一代的S频段,北斗二代的Bl和B2频段,Galileo的E5和E2-L1—E1频段以及GPS的u和L5频段。对天线模型及版图进行仿真的结果表明,该天线在各工作频段内反射损耗均小于-10dB,所有工作频段都具有良好的右旋圆极化性能和辐射特性。     

用于UHF RFID和WLAN双频段的智能手套天线

为解决智能手套中RFID(Radio frequency identification)阅读器天线在WLAN频段数据分发问题,设计了一种工作于UHF RFID和WLAN双频段的小型化可穿戴天线。采用非对称共面技术缩小天线接地面积,通过折叠天线辐射体实现双频工作,同时可进一步缩小天线面积。将天线附着于不同材质的手套及不同穿戴者身上测试天线的鲁棒性,对辐射方向图与比吸收率进行仿真分析以验证天线的辐射特性与安全性。结果表明：天线在900 MHz和2.40 GHz处实测工作频段分别为0.69～1.03 GHz、1.29～3.00 GHz,可实现UHF RFID与WLAN频段通信。改变手套材质和测试者体型时,天线仿真与实测回波损耗相接近,具有较宽带宽。该天线设计简单、性能稳定,且辐射方向稳定,对人体危害较小,在智能手套领域具有一定应用前景。     

一种新型六边形宽带毫米波MIMO天线

提出了一种六边形开槽结构的宽带毫米波多天线技术(MIMO)天线。该微带天线的贴片为六边形采用共面波导馈电方式,并通过开槽拓宽天线的带宽,没有添加隔离枝节,可实现隔离度小于-20 dB,尺寸为23.6 mm×15.4 mm×0.1 mm。通过电磁仿真软件HFSS对设计的天线单元及MIMO天线进行了仿真与分析结果发现,该毫米波MIMO天线在5.1～41.8 GHz频率范围内回波损耗均小于-10 dB,并且具有良好的辐射特性。     

一种改进的共面波导馈电圆极化天线阵

针对传统平面阵列天线圆极化轴比带宽窄的不足,将顺序旋转馈电技术与共面波导馈电相结合,对一种共面波导馈电的圆极化天线阵进行了改进,适当选择天线单元的旋转角度并对馈线进行相应的相位补偿,就可以增加圆极化天线阵的轴比带宽.仿真结果表明,改进后的阵列天线轴比带宽由传统的0.9%增加到3.7%,同时阵列天线的阻抗带宽也由传统的3.2%增加到6.9%.     

一种偶极子背馈的室内三频段微带贴片天线

提出一种新型偶极子背馈的室内三频段微带贴片天线.8片不同尺寸的金属贴片被对称置于一对λ/4平板宽带偶极子前侧的介质基片顶面.偶极子与基片被空气隙隔开,它通过两节平行等宽的λ/4导体条带阻抗变换器与50Ω同轴线相连,通过电磁耦合对贴片馈电.天线覆盖三个主要的移动通信频段CDMA/GSM900(820~975MHz,VSWR≤2.5),GSM1800/DCS/PCS/UMTS(1585~2060 MHz,VSWR≤2),和Bluetooth/WLAN/ISM(2.39~2.502 GHz,VSWR≤2).增益为5~10 dBi,-3 dB波束宽度在E面和H面均不小于60°.另外,该天线还有结构简单和低剖面的优点,适合室内无线通信.