双层新型左手超介质覆层在WLAN天线中的应用

研究加载左手超介质覆层对天线性能改进为目的,基于传统的开口谐振环和金属杆的变形组合,设计出一种等效介电常数和磁导率均小于0的多左手频带超介质覆层。将此覆层加载在工作频段为5.15-5.35GHz,5.725-5.825GHz的WLAN微带天线上,天线工作频率降低且辐射方向图得到了良好的改善。HFSS和MATLAB仿真结果表明,设计的左手超介质覆层在2-3.5GHz, 3.8-7.3GHz和7.5-12GHz三个频段具有左手特性,WLAN双频天线在加载双层左手超介质覆层后,工作频率分别降低了0.04GHz和0.09GHz,其最大增益分别提高了1dB和1.4dB,从而验证了设计的正确性。同时为设计性能更为优良的左手超介质覆层天线提供了新思路。     

基于复合超介质基板的微带天线设计与分析

利用方形开口谐振环、微带线和缺陷地结构建构了一种结构较为简单、便于调节的腔体型结构超介质.仿真结果表明,设计的超介质在1.0～3.6GHz、3.8～7.1GHz和7.2～8.0GHz三个频段内均具有等效介电常数和等效磁导率小于零的左手材料特性.将超介质单元周期性地镶嵌在一种普通多频微带天线的介质基板内,实现了基于复合超介质基板天线.测试结果表明,在工作频率为1.61,3.44和3.9GHz的微带天线中加载这种超介质结构覆层后,其谐振频率分别降低了60,70和40MHz,同时将4.53～4.80GHz和4.97～6.00GHz两个工作频段扩展为4.6～6.0GHz的超宽带.所设计的天线整体性能良好,且满足了WLAN在5GHz通信频段的要求.     

双频带电磁超材料单元设计及仿真

该文基于谐振型左手理论,提出一种将2种不同的多开口谐振环左手结构单元分别印刷在介质板的正、反面,这种复合结构实现了双频带左手特性。在微波频率范围内采用等效参数（NRW）提取算法,验证了该多开口谐振环的复合结构能实现负的介电常数和磁导率,同时采用LC谐振电路进行分析并解释其产生的机理。数值和仿真结果表明,存在2个介电常数、磁导率和折射率的实部都为负的频带。其负频带频率范围分别为16.5~18.96 GHz和22.8~24 GHz,负双频带带宽为3.66 GHz。由于其带宽性能良好的双负特性,可用于多频带或宽带微波器件的设计。     

宽频带正方形微带贴片天线的设计

微带天线的窄频特性是限制它广泛应用的原因之一。目前提出了很多展宽微带天线频带的方法,可以增加微带天线的带宽。本文通过增加空气介质的厚度,同时利用圆形金属电容片补偿馈电探针引起的电感,对微带天线进行耦合馈电,实现了宽频带微带天线的设计。天线工作在LS和S波段,测量结果表明,天线的相对阻抗带宽可达到42.3%(VSWR≤2),且在工作频段内方向性基本良好。     

基于复合超介质基板的微带天线设计与分析

利用方形开口谐振环、微带线和缺陷地结构建构了一种结构较为简单、便于调节的腔体型结构超介质。仿真结果表明,设计的超介质在1.0~3.6 GHz、3.8~7.1 GHz和7.2~8.0 GHz三个频段内均具有等效介电常数和等效磁导率小于零的左手材料特性。将超介质单元周期性地镶嵌在一种普通多频微带天线的介质基板内,实现了基于复合超介质基板天线。测试结果表明,在工作频率为1.61,3.44和3.9 GHz的微带天线中加载这种超介质结构覆层后,其谐振频率分别降低了60,70和40 MHz,同时将4.53~4.80 GHz和4.97~6.00 GHz两个工作频段扩展为4.6~6.0 GHz的超宽带。所设计的天线整体性能良好,且满足了WLAN在5 GHz通信频段的要求。     

一种基于超介质覆层加载的LTE天线设计

将弧形微带线、圆形开口谐振环和方型DGS(Defected Ground Structure)组建了一种平面微带型超介质单元,该单元在微波频段内具有等效介电常数和等效磁导率均小于0的特性。同时在双层贴片与接地板之间利用短路针加载技术,设计了一种结构简单的普通微带天线。MATLAB和HFSS软件仿真结果表明,设计的平面型超介质单元在1~10 GHz频段内具有多个等效介电常数和等效磁导率均小于0的频段。将由超介质单元构成的覆层加载到天线辐射贴片前方,构建一种工作频段完全覆盖1.92~1.98 GHz,2.11~2.17 GHz的LTE(Long Term Evolution)超介质天线。仿真结果表明,加载超介质覆层后微带天线的工作频段分别扩展为1.91~2.05 GHz、2.09~2.19 GHz频段,增益也提高了至少2 dB。     

具有宽带特性的超材料设计与分析*

分别提出具有宽带负磁导率特性的圆盘结构超材料和具有宽带双负特性的互联圆盘结构左手材料。对任意极化的垂直入射波,圆盘结构超材料可在8.71GHz到15.19GHz的频段上产生负的磁导率,而互联圆盘结构左手材料则可在6.04GHz到7.40GHz的频段上产生双负特性。通过有限元仿真、本构参数提取、表面电流分布计算、结构参数扫描等方法,对圆盘结构进行了详细分析。结果表明,该结构通过外加磁场激励起的电流环路构成磁谐振回路,进而获得负磁导率特性。利用无限划分的方法,分析了该结构实现宽带特性的原理,推导了等效的磁谐振频率和品质因数的计算公式,并给出其等效电路结构。通过参数扫描,分析了贴片半径、基板介电常数、损耗特性和入射角大小对负磁导率特性的影响规律。对互联圆盘结构左手材料,在提取其等效本构参数的基础上,着重分析了电响应特性,详细推导了等效电等离子体频率的计算公式。     

基于HFSS的双层宽带微带贴片天线的研究

采用HFSS10电磁场仿真软件设计和仿真了一种新型宽带双层微带贴片天线,天线采用聚四氟乙烯和空气两层介质,通过增加空气介质层的厚度,同时利用圆形金属电容片补偿馈电探针引起的电感,对微带天线进行耦合馈电,仿真结果表明天线的阻抗带宽达到了23%（VSWR≤2）,从而实现了宽频带微带天线的设计.     

基于Sierpinski微带分形贴片天线的特性分析

该文分析了一种新型的微带贴片天线——Sierpinski三角形垫片,并利用Ensemble7.0天线仿真软件对此天线进行了仿真设计。基于Sierpinski三角形垫片的微带分形贴片天线具有多频带特性,可广泛地应用于无线、卫星和移动通信中。     

新型结构左手材料的仿真设计与实现

左手材料通过其特殊的结构阵列来实现负的介电常数和磁导率,将之应用到天线罩、滤波器和天线等方面,可以较好地改善特性。2种新型左手材料结构被提出,分别是史密斯方形环的简化形式和P型结构,其中P型结构又包含基本形式与改进形式。针对这2种模型,利用仿真软件进行了仿真设计,发现这2种形式可以在4～6 GHz频段实现负的介电常数和磁导率,其中P型结构实现效果更好。     

基于人工电磁材料的微带贴片天线频带展宽

提出一种以人工电磁材料作为介质基板的矩形微带贴片天线。通过改变人工电磁材料各单元的几何尺寸来控制介质基板的参数变化,以构成非均匀介质基板,使得贴片辐射边的辐射性能提高,从而有效提高了带宽。对设计的非均匀介质微带天线使用HFSS软件仿真。结果表明,普通均匀介质微带天线电压驻波比VSWR≤2时带宽只有0.5GHz,相对带宽为6.7%,而以人工电磁材料为非均匀介质基板的微带天线VSWR≤2时带宽达到1.6GHz,相对带宽达到20.0%。     

基于双负材料的宽频带微带天线设计

采用空腔模型法设计了以双负材料(ε、μ为负值)为介质衬底的新型微带天线。实物测试表明:新型天线比普通材料微带天线明显展宽带宽。在未对天线贴片作优化处理的情况下,新型天线–10 dB反射系数带宽达1.50 GHz,比普通材料的天线展宽约70%,相对带宽达16.3%,E面辐射方向图较前者偏转了约40°,而H面方向图则与普通材料天线相似。     

一种S波段宽带微带贴片天线阵列的设计

介绍了一种宽带微带贴片天线单元及2元阵列的设计方法,天线工作的中心频率为rl_5OHz（S波段）。天线单元设计中采用口径耦合理论和层叠贴片天线结构,有效增大了天线的阻抗带宽。仿真结果表明该天线阵列实际增益达到11．9dB;在2．27～2．78GHz频率范围内端口驻波比小于2,相对带宽为20．4％;交叉极化电平为-31dB,证明该天线阵具有宽频带、低交叉极化等优良性能。     

基于分形的特异媒质层设计及应用于提高天线增益

根据分形原理,设计了一种新颖的分形图案。通过在印刷板(PCB)上周期性地蚀刻该分形图案制作了一种微带结构的特异媒质层。仿真计算表明,随着一些分形结构参数变化,该特异媒质层对电磁波具有连续变化的反射系数幅度和相位。依据部分反射层理论,将该特异媒质层加载在矩形贴片天线前方,在天线的工作频点、带宽和定向辐射特性基本保持不变条件下,矩形贴片增益得到不同程度提高。加工制作了特异媒质层和矩形贴片天线,测试结果验证了设计和仿真计算的正确性。     

高隔离度双极化微带贴片天线的设计

对双极化方形微带贴片天线端口之间的隔离作了理论与实验研究.基于腔模理论,直观地分析了高次模的激励影响单元两极化端口之间的隔离,并解释了反相馈电抑制其端口耦合的原理.设计、加工了一种新型的双极化微带贴片单元,理论仿真与实验测试结果吻合得很好,证实了应用该方法可使单元两极化端口间的隔离度提高约10～20dB.     

双圆极化微带天线的设计

研究了小型化双圆极化微带天线的设计方法。重点讨论了实现双圆极化、宽波束宽度微带叠层天线小型化的实现方法,并利用仿真软件进行仿真分析,在此基础上研制了样件,对其电性能进行了测量,测量结果表明:此微带天线具有圆极化、宽波束宽度和小型化的特点。     

基于非均匀特异媒质的赋形天线设计

在PCB板表面蚀刻不同尺寸的微带单元结构,构建非均匀特异媒质层,并将其放置在天线辐射单元前方,利用非均匀特异媒质层对电磁波不同的反射系数,实现对天线辐射波束的赋形。设计了由不同尺寸正方形贴片组成的非均匀特异媒质层,并放置于工作频率为5.8 GHz的矩形贴片天线前方。仿真和测试表明:该非均匀特异媒质层能够在基本保持贴片天线工作频点和回波损耗曲线不变条件下,通过调整与贴片天线距离,实现辐射波束由笔形波束向宽角波束和马鞍形波束的赋形转换。为赋形天线设计提供了一种有效的新方法。     

人体中心网络微带缝隙天线设计和研究

设计了一款小型微带缝隙天线.通过电磁仿真软件CST的参数优化功能,对微带缝隙天线缝隙的长度、宽度、馈电点等参数进行优化,得到了工作频率为2.45GHz,带宽100 MHz、阻抗匹配良好、辐射效率较高的用于人体中心网络的微带缝隙小型天线,根据仿真设计,制作了天线,测试结果和仿真结果吻合较好.     

一种圆极化可重构微带天线的设计

对圆弧寄生单元微带天线进行了理论分析,设计了一种圆极化可重构的圆形微带天线。该天线通过电控开关控制圆弧寄生单元的状态,从而实现左、右旋圆极化的转换。并利用仿真软件HFSS13.0对天线的特性进行了仿真验证。结果表明,在天线回波损耗S11<–10 dB时,该天线在频段为2.38~2.51 GHz,3 dB轴比带宽为30 MHz,且最大辐射方向处正交极化差达20 dB以上。天线的整体辐射性能良好,且结构简单易于实现,很容易在低频段匹配到50,能够满足WLAN在2.4 GHz频段的要求。