小型双频圆极化贴片天线

本文提出了一种新型的小型双频圆极化贴片天线.通过在矩形贴片各边加载矩形槽产生扰动,在2.45GHz和5.04GHz频段内实现了圆极化性能,并通过调节各矩形槽的长度,实现阻抗带宽与3dB轴比带宽的匹配.天线采用同轴馈电,尺寸为0.218λ_0×0.211λ_0×0.013λ_0(λ_0为2.45GHz的自由空间波长).实测结果表明:天线圆极化工作带宽为1.26%(2.445~2.476GHz),0.92%(5.013~5.059GHz),各频段内的峰值增益分别为1.25dBi和1.32dBi.实测与仿真结果基本一致.     

基于双谐振环超表面的双波束天线

本文提出了一种基于双谐振环超表面的双波束天线.天线由两个相同的印刷偶极子贴片和超表面构成,超表面单元为双谐振环.该天线通过加载超表面实现了波束成形和波束偏转;同时,通过在偶极子贴片辐射臂旁边加入一排短路过孔,抑制了旁瓣,增加了波束的偏斜角度,还使天线的波束宽度变窄.另外,在基板上加载2×2的双谐振环阵列,提高了天线的增益.结果表明,天线谐振频率在3.5 GHz,-10 dB带宽为0.93 GHz,最大辐射波束指向(φ,θ)=(±155°, 90°),增益可达到8.02 dBi.     

基于超表面的四波束贴片天线

本文提出了一种基于超表面的四波束贴片天线.该天线的辐射单元由4个蚀刻有开口矩形环缝隙的矩形贴片组成,超表面结构由三角形环组成的"箭头"形单元组成, 4个输入端口都采用同轴馈电.通过在矩形贴片上蚀刻开口矩形环缝隙改善了天线的阻抗匹配,同时,利用放置在辐射单元上方的单层超表面实现波束赋形.结果表明:天线的-10 dB阻抗带宽为5.31～6.24 GHz (0.93 GHz),在工作频段内天线的增益达到了7.55 dBi, 4个波束与+z方向之间的夹角为26°.     

一种全向环形缝隙阵列天线设计

提出了一种新型的全向平面缝隙阵列天线. 8对环形缝隙背靠背蚀刻于带状线两侧地板,作为辐射单元,并且通过中心导带串行馈电.通过在环形缝隙内部加载一对Y形缝隙枝节,提升单元辐射性能.为进一步拓宽工作带宽,提高增益,采用遗传算法(GA)对天线进行优化设计,根据设计结果加工制作了天线样品.测量结果表明,天线的阻抗带宽(|S₁₁|<-10 dB)为5.69%(5.64 GHz～5.97 GHz),峰值增益为9.68 dBi,水平方向最大增益变化小于0.5 dB,在工作频带内具有稳定的全向辐射性能.     

新型全向圆柱体共形微带天线

本文提出了一种工作在2.4GHz处的新型全向圆柱体共形微带天线.该天线由两层介质板构成,采用8个对称分布的矩形金属贴片作为辐射单元,在方位角平面形成全向辐射,最大增益为4.816dB,工作频段是2.3GHz2.58GHz;通过采用耦合边馈和引入附属矩形贴片的方法,拓宽了天线带宽.天线的直径为50mm,高100mm,符合传统手榴弹规格要求,可用于手榴弹的监测与定位.相比已有的共形天线,该天线具有结构简单、高增益、宽频带等优点.天线内部有完整接地板,可完全屏蔽柱体内部结构.     

一种基于多模谐振的宽带贴片天线设计

设计了一种基于多模谐振的宽带贴片天线.首先,通过在一个矩形贴片上蚀刻两条缝隙的方式,使天线同时工作在TM₁₀和反相TM₃₀两个正交的模式来展宽天线的带宽;其次,通过在辐射贴片左右两侧的顶角处蚀刻4个方形缝隙,改善天线低频处的阻抗匹配,有效激励起缝隙模式,进一步展宽天线的工作带宽;为了激励这3个工作模式,天线采用缝隙耦合馈电方式,同时在微带馈线的终端加载方形贴片,来改善天线的阻抗匹配.测量和仿真结果吻合良好,天线的工作频带为2.09 GHz～2.77 GHz,相对带宽为27.9%.天线实现了良好的宽边辐射,峰值增益达到了6.3 dBi.     

基于左手材料的小型化差分微带天线

本文提出了一种应用于WiMAX的小型化差分微带天线,并通过在辐射贴片刻蚀U型缝隙的方法实现天线的小型化.与传统的半波长天线相比,该天线的尺寸为15 mm×15 mm(0.38λg×0.38λg).为了改善天线的带宽性能,设计了一种新型的哑铃型开口环金属线复合周期结构的左手材料,并将左手材料作为天线的覆层.仿真和测量结果表明:覆层左手材料的小型化差分微带天线的带宽为8.5%(3.4 GHz^3.7 GHz),峰值增益为3.8 dBi.     

含SiC阵列改性涂层的新型SiC/Cf复合材料吸波性能研究

以葡萄糖、Si粉、碳纤维为原料, 采用化学镀结合高温烧结两步法制备了具有SiC阵列改性涂层的新型SiC/C_f复合材料。采用不同手段表征SiC/C_f复合材料的相组成、微观结构和吸波特性。结果表明: 碳纤维表面包覆大量结合紧密、垂直表面向外生长的SiC阵列, 且阵列分布均匀, 高度约为1.4 μm。当SiC/C_f复合材料厚度在1~2 mm范围内时, 随厚度增加, 最小反射损耗(RL_min)由高频向低频移动; 当厚度为1.8 mm时, 在8.31 GHz下的RL_min为-40.653 dB, 有效吸收带宽为1.11 GHz(RL < -10 dB); 当厚度为1.5 mm时, 有效吸收带宽可达2.42 GHz, 且厚度为1.3~1.8 mm时, RL_min均小于-20 dB。SiC阵列改性碳纤维新型SiC/C_f复合材料有望成为一种轻质高效的电磁波吸收材料。     

一种宽带圆极化缝隙天线的研究与设计

设计了一种结构简单的宽带圆极化缝隙天线,由单层介质基板和两层金属构成,覆盖WiMAX、WLAN和5G通信的sub6 GHz频段。通过在方形缝隙拐角处分别添加两个矩形贴片和一个倒L枝节,实现宽带圆极化辐射。天线采用微带耦合馈电的方式,通过调整T形微带馈线的长度和矩形贴片的宽度,进一步展宽了天线的带宽。测试结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为1.91～7.14 GHz,轴比带宽为2.5～6.3 GHz,相对轴比带宽为86.4%,峰值增益在5.5 GHz处达到5.5 dBic。     

基于阿基米德螺旋线单元的反射阵列天线设计

本文设计了一种基于阿基米德螺旋结构的新型微带反射阵列单元.单元外圈尺寸固定,通过改变螺旋线向内延伸长度来获得不同的反射相位.经过各结构参数分析,获得一条较为理想的反射相移特性曲线.采用该新型反射单元,设计了一款10×10规模的反射阵列,并建模仿真.仿真结果表明,在工作频率5.8 GHz处,天线的增益为18.7 dBi, 1.5-dB增益带宽为22.1%(5.56～6.84 GHz),阻抗带宽为3.8%(5.70～5.92 GHz),主旁瓣比优于-15.0 dB,交叉极化小于-25.8 dB.     

采用缺陷地的高隔离MIMO天线设计

本文设计了一种具有高隔离度的四端口多输入多输出(MIMO)天线.该天线的辐射单元由一个正八边形的贴片和一个方形环贴片两部分构成.天线的谐振频率在2.45GHz,工作带宽大于50MHz.设计了一种缺陷地结构来改善天线单元间的隔离度,并分析了缝隙尺寸与天线单元间的耦合电流之间的关系.这种缺陷地结构,通过改变天线地上的电流分布,降低天线单元间的耦合,从而实现天线单元间的高隔离度.仿真结果显示:采用本文的设计方法,天线单元间的隔离度改善了10.1dB,天线单元间的互耦在天线工作频段内均低于-23.6dB.     

利用科赫分形解耦的四端口紧凑型QSC UWB MIMO天线

提出一种利用共面波导(Coplanar Waveguide, CPW)馈电的四端口紧凑型准自互补(Quasi-self-complementary, QSC)超宽带(Ultra-Wideband, UWB)多输入多输出(Multiple-input Multiple-output, MIMO)天线。此UWB MIMO天线的整体尺寸为40 mm×30 mm×0.8 mm,由4个六边形准自互补辐射单元对称排列而成,印刷在介质板的一侧。介质板另一侧印刷科赫分形解耦枝节和新型正六边形双开口谐振环(double-split ring resonator, DSRR)阵列,分别提升低频和高频处天线单元间的隔离度。实验与测试结果表明,此天线的工作带宽为3.1 GHz～15.5 GHz,在大部分工作频段内,隔离度达到20 dB以上。此外,天线在整个工作频带内具有良好的辐射特性和稳定的增益。包络相关系数小于0.04,表明该天线能够很好地满足极化分集特性,可用于便携式UWB MIMO无线通信系统。     

基于随机点阵的平面反射阵列天线设计

本文设计了一种新型的低互耦微带反射阵列天线.反射单元采用随机点阵结构,利用随机点阵结构的高自由度获得不同的反射相位.为了降低单元之间的互耦效应,在随机点阵单元外围添加方形金属环.采用该新型微带反射单元,设计了7×7规模的反射阵列.仿真和测试结果表明,在工作频率5.8GHz处,天线的增益为19.7dBi,阻抗带宽为6.0%(5.71～6.06GHz),主旁瓣比优于13.1dB,交叉极化小于-20dB,印证了随机点阵结构设计反射单元的可行性.     

基于菱形单元的宽带微带栅格阵列天线设计

本文设计了一款新型微带栅格阵列天线.为了拓展天线带宽,辐射单元采用非均匀尺寸的菱形结构,在介质基板与地板间加入空气层,采用探入式同轴探针对天线进行馈电.单元间微带传输线采用正弦曲线结构,极大地减小了天线的辐射口径.天线面积为290×205 mm^(2),共包含7个菱形辐射单元.通过建模仿真和扫参分析,结果表明,天线的阻抗带宽(|S_(11)|<-10 dB)为13.0%(2.30 GHz~2.62 GHz).在工作频率2.45 GHz处,天线的最大增益达到15.4 dBi,交叉极化小于-25 dB,旁瓣电平低于-15.6 dB.     

应用于WLAN的小型化差分双频微带天线设计

本文设计了一种小型化差分双频微带天线.天线辐射单元由方环形结构和1对叉形结构组成,低频由方环形结构和叉形结构共同决定,高频主要由内部叉形结构决定.天线辐射单元总尺寸为18 mm×18 mm(0.31λg×0.31λg,λg为低频导波波长),比传统半波长微带天线减小了38%.仿真和测量结果表明,天线可以工作在2.45 GHz和5.25 GHz,低频和高频段带宽分别为4.5%(2.39 GHz~2.5 GHz)和4.8%(5.1 GHz~5.35 GHz),峰值增益分别为2 d Bi和4.3 d Bi,适用于WLAN(Wireless Local Area Network)的应用.     

差分高隔离MIMO天线的设计

本文设计了一种具有差分馈电的高隔离度四端口多输入多输出(MIMO)天线.天线的辐射单元由一个十字型贴片和一个方形环贴片两部分嵌套而成.天线两个贴片分别采用不同的馈电方式,十字型贴片采用微带转探针馈电;方形环贴片采用T型功分器和微带线的差分馈电网络馈电.天线中心频率均为2.42 GHz,带宽均大于45 MHz.为了改善天线的隔离度,在天线的端口之间增加了中和线.仿真结果显示,采用本文的设计方法,天线单元间的隔离度改善了12.1 dB,天线单元间的互耦在天线工作频段内均低于-25.6 dB.     

基于超材料的多频段微带滤波器

本工作设计了一种基于超材料的小型化多频段微带滤波器。基于超材料的相位补偿原理,通过将方块型超材料单元结构加载于接地板,实现微带滤波器的小型化设计,滤波器整体尺寸仅为25 mm×25 mm(0.38λ_0×0.38λ_0,λ_0是低频段的导波波长)。通过对四开口型谐振环(Split ring resonator,SRR)微带线馈电,获得多频段滤波器设计。测试结果表明,滤波器的谐振点为2.4 GHz、3.4 GHz和5.5 GHz,工作频带内插入损耗最大值为0.85 dB,具有小型化、多频段、低损耗的特点。     

加载部分均匀覆盖层的Fabry-Perot 谐振腔天线设计

本文采用了部分均匀覆盖层,设计了一款新型的高增益Fabry-Perot谐振腔天线.该天线覆盖层采用部分均匀结构,划分为3×3个区域,不同区域内贴片的尺寸不尽相同.每个区域内包含5×5个矩形贴片,单元尺寸一致.由于各区域的贴片尺寸不同,使得部分反射层不同区域内的反射系数和透射系数也不同,从而改善了天线口径面上的幅度和相位的均匀度.仿真结果表明,天线的阻抗带宽(|S_(11)|-10 dB)为3.77%(5.72～5.94 GHz).在工作频率5.8 GHz处,天线的主交叉极化相差30 dB以上,增益达到19.9 dBi.     

一种接地板开槽的小型化蝶形天线设计

本文设计了一个新型小型化蝶形微带天线,该天线采用微带馈线,通过优化辐射贴片和在接地板开槽的方法,减小了天线尺寸,最终所实现的天线尺寸为32mm×32mm,与传统蝶形天线相比尺寸减小23%.测量结果表明:天线S11-10dB的阻抗带宽能达到120 MHz(2.49GHz~2.61GHz).同时,天线最大增益为2.5dBi,可以应用于无线传输领域.     

高阻抗电磁表面对贴片天线性能的影响

研究了高阻抗表面对矩形贴片天线及贴片天线阵列性能的影响.结果表明: 当高阻抗表面的金属盘与贴片天线形状相同、大小接近时,二者在天线的工作频率上发生谐振,可以大大增加天线的增益,本文中单贴片天线和双贴片天线阵列的增益分别增加了5.2 dB、4.5 dB.对于阵列天线,还可以利用高阻抗表面来抑制第一副瓣电平.理论模拟与实验结果基本一致.