用于GIS局部放电的树状分形超宽带天线

为检测气体绝缘开关设备(GIS)局部放电的超高频(UHF)信号,基于分形技术设计了一种超宽带小型天线。对天线的几何参数进行了优化仿真。该天线的回波损耗(S11)小于10 dB带宽为0.5~1.5 GHz(相对带宽为100%),在频带内方向性良好,能够实现全向辐射;天线具有较高增益,在0.5~1 GHz频带内方向图主瓣增益为2~4 dB;天线尺寸较小,实际尺寸为200、160、1.6 mm。搭建了模拟局部放电的实验平台,对研制的天线进行测试,结果表明,基于树状分形超宽带天线的UHF局放检测系统抗干扰能力强,可用于GIS现场局部放电检测。     

用于电气设备局部放电超高频信号监测的0.4~1GHz分形天线

为检测电气设备局部放电的超高频(UHF)信号,设计了一种新型超宽带分形天线。该天线融合了分形技术与共面波导技术,从而具有超宽带的特性。对天线的几何参数进行了优化仿真,结果表明:该天线的电压驻波比(VSWR)2的频带范围为0.4~1 GHz,在频带内方向性良好,能够实现全向辐射;天线具有较高增益,在0.4~1 GHz频带内平均增益约为1.5 dB;天线尺寸较小,厚度仅为1 mm。搭建了相应的试验平台,对天线的实际应用效果进行了测试,结果表明:所设计的天线具有高增益、高信噪比,可以有效地检测到0.4~1 GHz频带内的超高频信号。因此这种天线在电气设备局部放电在线监测领域具有一定的应用前景。     

频率可重构超宽带天线

设计了一个可重构阻带超宽带天线,它是将可重构天线技术运用到超宽带天线的设计中.该天线以印刷单极子椭圆天线为原型,为了扩展天线的阻抗带宽,在背面接地板进行适当的修改,即在地板的上面两侧开2个三角形的缺口,中间开一个矩形的缺口.超宽带天线的的阻抗带宽为2.8～11 GHz.在该椭圆天线的基础上,在馈线部分进行适当的开槽产生阻带效果,并加上2个理想开关,通过控制2个理想开关的通断,实现在3.3～3.7 GHz、5.15～5.825 GHz、8.0～8.4 GHz频段阻带可重构,理论和实际测试表面该天线能够满足超宽带天线的应用,并且能够实现可重构阻带的作用.     

取向易面型羰基铁复合物在超高频RFID天线中的应用研究

基于如何实现超高频RFID天线的小型化及拓宽带宽这一课题进行研究,以球状羰基铁为原料,采用湿法球磨工艺对其进行扁平化处理,使其具有易磁化面,通过磁场取向工艺对磁粉/橡胶复合物进行取向,使复合物中磁粉的易磁化面平行排列。电磁参数测量结果显示,复合物在880 MHz磁导率实部达到7.77,磁损耗因子为0.18,介电常数实部为11.08,介电损耗因子仅为0.01。通过CST工作室套装(CST)软件模拟该复合物作为天线的发射特性,模拟结果发现,其对应的中心发射频率在880 MHz,回波损耗达到-14.5 dB,小于-10 dB的有效发射带宽为94 MHz,同时天线尺寸较非磁性天线有大幅度缩减。     

一种应用于近场测试系统的小型化超宽带Vivaldi天线设计

设计了覆盖范围在2.5~11GHz的小型化超宽带Vivaldi天线,该天线用于微波暗室天线近场测试系统。采用在天线两侧开栅栏和尾部加抗流栅栏的方法,将电磁辐射能量集中到缝隙开口的方向,改善了天线的辐射特性,提高了天线的增益,并且天线的尺寸为62.5mm×46mm×1.5mm,实现了小型化。通过仿真软件HFSS对所设计天线进行定量分析,计算了天线的回波损耗、驻波比、方向图等电性能参数,仿真结果满足天线近场测试系统标准接收天线的要求。     

一种新型RF-MEMS微天线的设计与实现

针对13.56MHz RFID系统大面积平面螺旋线圈天线存在的缺陷,提出了一种用于13.56MHz频段的新型RF-MEMS微天线,并使用HFSS软件进行了仿真和设计,同时采用MEMS工艺实现器件制作。该微天线由螺线管线圈及高性能铁氧体薄膜组成,总体尺寸小于10mm×6.7mm×0.46mm。该微天线灵敏度达到了36.2m V/μT,使用电感值为1.6μH的读卡器线圈与匹配谐振后的微天线进行耦合,在6mm处该微天线的谐振电压达到7.1V,同时将集成了标签芯片及谐振电容的微天线与符合ISO14443标准的读卡器进行通信,其通信距离达到12mm。     

小面积NFC天线设计

近场通信(NFC)是一种短距离高频无线通信技术,在13.56MHz频率下工作,传输距离在10cm内。目前近场通信已兼容ISO14443、Type-A、Type-B、ISO15693以及Felica标准。传统NFC天线采用螺旋绕线方式,天线面积一般要求大于1 500mm^2。提出了一种小面积金属片状NFC天线,该天线只有600mm^2,测试结果表明,该天线达到NFC天线读取距离要求;接着通过金属片"川"字开槽,进一步提高了阅读距离;最后将金属装饰物与天线设计结合起来,既节约天线使用空间,降低成本,又有标志作用,实现了多功能化,为NFC工程应用提供了参考。     

CPW 馈电的高隔离度一阻带 UWB-MIMO 天线设计

针对目前超宽带多输入多输出( ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线仍存在的尺寸大、端口隔离不 够高、抗干扰能力弱等缺陷,设计了一款使用共面波导馈电( coplanar waveguide feed,CPW) 馈电的小型化具有陷波特性的 UWB-MIMO 缝隙天线,通过将方形辐射贴片切角来拓宽带宽,两天线单元地板互联,并在天线单元间增加栅栏形解耦枝节来 提高天线的隔离度。 天线尺寸仅为 30 mm × 56 mm × 0. 8 mm。 此外,在方形辐射贴片上刻蚀了开口谐振环( split ring resonator,SSR)结构的 C 形槽,可滤除 WLAN 频段信号( 5. 15 ~ 5. 85 GHz)对 UWB 系统的干扰。 天线的实测结果表明,该天 线工作频段为 2. 73 ~ 10. 71 GHz,端口隔离度小于- 20 dB,包络相关系数 ECC< 0. 01。 实验结果表明该天线适用于 UWBMIMO 通信系统。     

一种超宽带,低交叉极化,低剖面的相控阵天线单元设计

针对传统Vivaldi天线非主平面扫描时交叉极化恶化的问题,设计了一种可用于工程实际生产的超宽带天线单元对其进行优化。该天线单元利用沿辐射方向分布的尺寸渐变的金属片替代了传统Vivaldi天线指数渐变的槽线结构,工作频带约为7~16GHz,并显著改善了交叉极化。仿真结果表明,该天线在2.3倍带宽内匹配和辐射性能良好,与传统Vivaldi天线相比在D平面交叉极化优化约25dB,并具有剖面低,结构简单,易于实现等优点,可以作为宽带相控阵单元。     

检测GIS局部放电的小型化平面螺旋天线研究

为满足超高频检测法对天线小型化、宽频带的设计要求,设计了一种用于气体绝缘全封闭组合电器(GIS)局部放电检测的小型化平面螺旋天线。该天线是在传统阿基米德螺旋天线的基础上进行正弦波曲折化处理后,来达到小型化的目的。天线的测试结果显示在920 MHz~3 GHz频带范围内电压驻波比(VSWR)2。天线结构简单,尺寸较小,口径为97 mm,剖面高度为51 mm;具有超宽带的特性,在工作频段内方向性良好,能够实现全向辐射。最后,在实验室搭建了测试平台,将天线和外置超高频传感器进行了局放测量效果的对比,结果表明,所设计的天线特性良好,可用于GIS局部放电检测。     

六频段手机天线的设计

提出了一种应用在手机终端上,同时能够覆盖无线通信频段中六频段的新型天线设计。在设计中应用到了多个短截线和条带线来产生多频段。整个天线包括接地面在内的体积是38mm×140mm×7mm。该天线能够工作在LTE700、AMPS800、GSM900、ISM/Bluetooth、WLAN和WiMAX这6个频段。根据计算、仿真优化的尺寸,对天线原型进行了制作与测试,在最后给出了软件仿真结果和实际测试结果,结果显示两者基本吻合。     

大型天线罩小损耗测量的一种新方法

本文提出了大型整体天线罩小损耗测量的一种新方法,详细讨论了其测量原理和方法程序.给出了某天气雷达工程S波段8.54米天线12米罩子的传输损耗测量结果,测试结果良好.     

局部放电检测用超高频天线的设计与性能对比

根据高压电力设备局部放电信号检测的需要,基于PCB技术设计并制作了四种不同原理和结构尺寸的超高频天线,仿真分析了其性能参数,检验所设计天线用于局部放电超高频检测法的可行性。利用矢量网络分析仪测试天线的端口特性,验证了天线的电压驻波比等参数。基于GTEM小室提供标准场,在不同工作频率下分别对四种天线样机的天线系数进行了标定,得到各天线系数的拟合公式与曲线。采用针-板放电模型作为局部放电源,基于脉冲电流法测量参考放电量,对所设计的天线进行了局部放电测试实验,采集天线接收到的局放信号波形。仿真和实验结果表明微带天线与缝隙天线工作带宽和增益较低;偶极子天线与螺旋天线在工作频带内损耗低、增益高、阻抗匹配效果较好,检测局部放电信号的效果良好。     

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。     

新型井下磁偶极子蛇形天线仿真设计

针对石油钻井井下天线工作在井筒钻井液及地层组成的特殊环境中,无线传输信号损耗大、难以可靠传输的问题,通过仿真建模,设计一种新型磁耦极子天线,具备高增益、抗干扰和小型化特点,实现井下无线数据的可靠传输。首先采用HFSS三维仿真软件构建仿真模型,详细将天线的长度、距离钻柱本体位置及天线的蛇形弯折数等关键参数进行计算,得出有效传输的参数组合和频点规律。据此规律,设计了天线实物,仿真结果与实物测试结果相比对,具有高度一致性,回波损耗可达到-7.5 dB以下,仿真设计的参数可以满足实际应用需求。该天线设计可应用于石油钻井井下无线传输,可提高信号发射强度,减小天线尺寸,降低系统功耗,实现无线信号可靠传输。     

Broadband characteristics analysis of semicircle‐type bow‐tie antenna with hole slots

For electromagnetic compatibility, broadband antennas are important for measurements of fast pulse transient electromagnetic phenomena and broadband characteristics due to noise and high‐frequency interference. We analyzed the characteristics of a semicircle type bow‐tie antenna with various slots using the FDTD method. It was shown from the simulation results that the shape and position of the slot influenced greatly the broadband characteristics of the antenna. We confirmed that a semicircle type bow‐tie antenna with a triangle slot was effective for a broadband antenna. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(4): 47–53, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20252     

一种新型的四频平面倒F天线

本文在分析传统平面倒F天线实现多频的U形、L形开槽方式基础上,对天线馈电形式及贴片的开槽形式进行了改进设计,通过改变馈电形式,并且在双层矩形贴片开出双∏型槽,使得天线实现四频特性。同时以一个工作在RFID（915MHz）、GSM（1800MHz）、WCDMA（2000MHz）和WiMAX（2.45GHz）,4个频段的平面倒F天线为例,给出了详细的设计过程和具体的设计参数.这种天线结构简单,容易制作,易于调节。本文使用HFSSV10进行了仿真分析。实测结果和仿真结果比较吻合。     

电流沿不对称细圆柱偶极子分布多项式估计

根据波波维奇(B·D·Popovic)圆柱天线理论,孤立的不对称圆柱偶极子天线的电流分布可以用多项式估计[1]。数值结果表明,如果偶极子两部分的长度都不超过半个波长,二次多项式估计就可以满足大多数要求,仅仅在精度要求较高的情况下才采用三次多项式来估计电流和导纳分布。     

智能天线微带天线阵列中线阵单元设计

文中讨论矩形微带天线单元的设计方法,并组成线阵单元,用Ensemble软件对其进行优化与仿真。该线阵单元可应用于智能天线、导航测控天线等增益要求较高的系统中。仿真结果表明,该线阵单元有益于天线增益的提高和系统性能的改善。文中的设计仿真方法简单准确,具有普遍性,应用领域广。     

Printed dual-band base station antenna for GSM/DCS/PCS/UMTS and LTE applications with dual polarization

A new design of the dual-band and dual-polarized base station antennas for supporting the mobile communication systems operating at the GSM/DCS/PCS/UMTS and LTE frequency bands is presented. A wide input impedance matching bandwidth is achieved due to a trident-shaped feeding technique. Two printed dipoles, which are located perpendicularly to each other and fed by stepped-microstrip lines, establish the proposed antenna. In addition, by locating a low-profile cavity-backed structure, as a metal reflector under the antenna, bidirectional radiations of the dipoles are switched to unidirectional radiations with an increase in the gain of the antenna. Measurement results indicate that the proposed antenna is suitable for base station applications at the operating frequencies of 800/900/1800/1900/2300 MHz. The isolation is better than 20 dB, and peak gains of 10.08 and 9.96 dBi are attained at port-1 and port-2, respectively. Furthermore, the HPBWs of the antenna in H-plane is more than 61° for each port. The overall dimension of the antenna is 168 × 168 mm², which is mounted upon a 222 × 222 mm² cavity-backed structure with a depth of 42 mm.