500 M～2 GHz高性能双脊喇叭天线的设计及仿真

本文研制了一种500 M～2 GHz高性能双脊喇叭天线,作为低频段紧缩场测量系统的馈源.该天线延续了以往文献中介绍的脊喇叭天线宽频带、小体积的优点,同时,该天线引入了一些新的设计,得到了较高的方向图性能并压低了驻波比,这些新的设计包括:利用MFIE(磁场积分方程)算法的计算结果设计双脊波导,而不是传统的等效电路法的计算结果;利用HFSS对脊的形状及尺寸进行更为细致的优化;设计辐射段时,并不是完全照搬一般角锥喇叭的设计方法,而是将E面和H面方向图的3 dB波束宽度和相位中心这两组参数定为主要指标进行设计.此外,本文总结了一般双脊喇叭天线的设计方法,缩短了脊喇叭天线的设计时间.本文最后给出了500 M～2 GHz高性能双脊喇叭天线的仿真结果,仿真结果符合紧缩场馈源的要求.     

0.2～2.5 GHz改进型超宽带双脊喇叭天线的设计与实现

同轴-双脊转换结构是超宽带双脊喇叭天线设计的重点,它不仅能影响天线的驻波特性,也会影响天线的辐射特性。设计了一款用于电磁兼容测试的0.2-2.5 GHz超宽带双脊喇叭天线,采用了新的同轴-脊波导转换结构,改善了天线的驻波特性和增益特性。采用HFSS软件对天线进行建模和仿真,仿真结果表明天线在0.2-2.5 GHz频带内具有良好的驻波,其值小于2.2,同时天线方向图在高频时未发生波瓣分裂,最后加工制作天线实物并对其参数进行测量,测试结果与仿真结果基本一致。     

一种新型圆极化宽带喇叭天线

介绍了一种新型的椭圆极化的加脊宽带喇叭天线.根据天线的性能要求,馈电端口采用了矩一圆转换器,采用圆波导内置介质片实现了辐射电场的圆极化,采用扼流环抑制旁瓣.使用Ansoft公司的HFSS软件仿真了该天线,调整各部分的结构尺寸,使得在7～17 GHz的工作频带范围之内,天线的方向图满足要求,具有比较宽的半功率波瓣宽度,输入端阻抗匹配,驻波比达到最小,具有很高的承受功率.与实际的测量数据相对比,结果基本吻合.     

宽带锥形缝隙微带天线的研究与设计

根据微波暗室中天线近场测量系统的需要,基于槽线及微带线理论,对宽带锥形缝隙微带天线的阻抗特性进行了研究,设计了一副频率范围为1～2.8 GHz的宽带锥形缝隙微带天线,并利用高频结构仿真软件HFSS对所设计天线的的几何结构进行了优化,计算了天线的驻波比,方向图等重要的电性能参数。仿真结果表明该天线在整个工作频段内增益高,方向性好,阻抗带宽达95%,完全具备宽带天线的特性。加工成型后可用在宽频带测量系统中作为标准的接收天线。     

基于SIW的宽频带喇叭天线设计

设计了一款具有宽频带高前后比的基片集成波导H面喇叭天线。该天线通过在基片集成波导喇叭的口径前端加载半圆形介质基片和半圆形金属片结构,实现了天线阻抗带宽的展宽及天线前后比的提高,此时天线整体尺寸为16λ×32λ mm。仿真结果表明,天线S11＜-10 dB的频率范围为228～282 GHz,相对带宽达到21%;在23～26 GHz的频率范围内,天线前后比始终大于13 dB,天线最大增益能够达到122 dB,且在较宽频率范围内天线增益保持稳定。相较于其他基片集成波导喇叭天线,该天线结构更加简单,具有更好的带宽、增益及前后比。     

专家问答——EMC仪器计量问题解答

问:双脊喇叭天线(1-18GHz)用于EMI测试,校准时有哪些项目要求?答:按使用时的测试距离校准,一般是3m。需要校准的项目有:①天线系数(为接收点的场强E与此场强在该天线输出端生成的电压U之比):此系数应修正到测量接收机的修正因子transducer里。测试实验室应规定频率间隔,一般以0.5GHz为步进进行校准。标准CISPR 16-1-4附录A.2中规定了相关的天线计量参数要求,A.3中规定具体的天线计量方法。②阻抗:天线的输入阻抗为天线在馈电点的电压U与电流     

基于传输线充电技术的高功率电磁脉冲源

为研究高功率电磁脉冲的产生,本文以高阻抗输出的Tesla变压器型高功率脉冲驱动源为充电装置,应用传输线充电技术实现高功率亚ns电磁脉冲的调节,阻抗渐变传输线和同轴波导转换双脊喇叭天线实现亚ns电磁脉冲的有效辐射.研制完成的辐射试验装置能够输出重复频率100 Hz,最大场强距离积294 KV,频谱分布在0.4～1.0 GHz的高功率电磁脉冲.     

安立公司推出首个单次同轴连接工作频率为70kHz~145GHz的宽带矢量网络分析仪系统——VectorStar~(TM) ME7838D在晶圆应用中实现行业领先的频率覆盖、动态范围、稳定性和测量速度

正近日,安立公司推出VectorStarTMME7838D宽带系统,使用同轴测试端口、单次扫描实现了行业最佳的频率覆盖(70 kHz~145 GHz),由此树立了宽带系统性能方面的新标准。除了同类最佳的动态范围、校准和测量稳定性以及测量速度外,VectorStar ME7838D还让设计工程师在对70 GHz及更高频率进行晶圆片上器件分析时更加胸有成竹,     

X波段30 dB吸收的吸波体结构

提出了一种基于介质阻抗变换宽带强吸收的电路模拟吸波体结构,该结构由双层吸波峰窝、介质和单层方环形电阻膜组成。吸波蜂窝作为六边形柱体芳纶纸蜂窝浸渍导电炭黑的复合材料,采用波导法测量了8~18 GHz的等效电磁参数。基于等效电路法分析了该吸波结构的匹配机理,应用多层介质/吸波蜂窝能实现宽带多阶阻抗匹配。采用路仿真技术,进行等效电路参数优化,并选取对应吸波结构参数。路仿真技术和全波仿真的结果保持一致,由此得出了一种快速的优化仿真设计方法。在入射角为0°~20°的范围内,基本实现了X波段双极化的30 dB吸收,且在入射角50°范围内,基本实现了8~18 GHz的10 dB吸收性能。该吸波体结构具有宽带强吸收性能,和优良的机械强度。     

基于特高频法检测电气设备局部放电的改进Vivaldi天线

为提高检测变电站电气设备局部放电产生的特高频(UHF)信号的有效性,基于超宽带渐变槽线天线理论,在传统Vivaldi天线的侧边增加渐变槽线和谐振腔后,通过仿真及实测发现,改进后的天线工作频段由1.2~3GHz扩展至0.5~3GHz。同时提高了天线的指向性,而保持工作频段上天线相位中心不变。改进后的天线在工作频段上具有更高的增益和灵敏度,在2GHz时增益达到7.9d Bi,平均灵敏度大于12mm。为验证所设计天线效果,在实验室搭建了基于预制缺陷变压器的试验平台,结果表明所设计的天线可以有效检测到局部放电的UHF信号。与传统Vivaldi天线、加脊TEM喇叭天线和螺旋天线相比,改进Vivaldi天线检测灵敏度较高,脉冲时域响应特性更好,利于进一步的信号分析。     

基于HFSS的Hilbert分形天线分导线段设计

对采集变压器局部放电超高频信号的四阶Hilbert分形天线进行重新建模和设计,以达到更好的效果。首先分析天线的三种导线段在采集信号过程中的作用,并以导线段为单元,基于HFSS对天线重新建立模型,将三种导线段长度、介质厚度、介电常数和导线宽度六个变量应用SNLP算法优化。优化结果显示,0.3 GHz~3 GHz超高频范围内,谐振频率点达到四个,并将0.3 GHz~1 GHz范围内的通频带拓宽整合为超过500 MHz宽带,1 GHz以上的三个通频带也均超过450 MHz,且方向性良好,增益参数也有了很大程度的改善。所述特性经过试验验证。天线尺寸较小,可以置于变压器箱体内,能很好地应用于油浸式变压器局部放电超高频信号的采集。     

Dual-band rectangular microstrip patch antenna at terahertz frequency for surveillance system

In this paper, a rectangular microstrip patch antenna on two-layer substrate materials has been analyzed and simulated at the terahertz frequency regime for the surveillance system. The proposed antenna has been simulated at 600 and 800 GHz frequencies by using CST Microwave Studio a commercially available simulator based on finite integral technique. This antenna structure is also simulated by using finite element method based simulator Ansoft HFSS and the results are compared with former.     

宽带微带天线阵的研究与设计

微带天线具有轻的重量、较小的体积及散射截面等特点,可设计为无线电高度表的天线。采用组阵的方式把矩形贴片单元组成宽频带,高增益的阵列天线,增加基板厚度扩展频带,良好的多枝节阻抗匹配获得较大增益。应用此结构设计四元微带天线阵,中心频率为4．3 GHz ,带宽BW＞200 M Hz ,采用等幅并联馈电的方式,通过 HFSS进行仿真优化,仿真结果显示驻波比小于2,最大增益为11．3 dB ,3 dB波束宽度约为46°。实测结果为：驻波比小于2频带扩展到4．08～4．52 GHz ,最大增益为10．33 dB ,达到设计要求。该天线阵简单的结构,良好的特性可运用到小型飞行器高度表系统中。     

L波段多频微带天线设计

为了实现在L波段激励起多个谐振点,并利用各个谐振点尖锐的选择性以提高系统的抗干扰性,采用在圆形辐射贴片上开圆环形缝隙,同时加载2个短路片的设计方法,设计一款工作于L波段的多频微带天线.通过3维电磁仿真工具HFSS进行实验,其结果表明:当两个短路片的夹角为90°正交,而且馈电点距离圆心的距离为25 mm时,天线产生3个谐振频点:1.3、1.53、1.67 GHz;低频点与高频点的频差可达370 MHz.这种多频点天线适合于跳频与多频通信系统,而且其高度只有1 mm,符合平面化应用的需求.     

面向射频能量收集的小型化超材料整流天线设计

为了高效收集空间存在的射频能量,提出了一种新型的射频能量收集系统：首先,设计了一种单极子微带天线,其性能稳定且易于加工;其次,结合超材料理论设计了一种基于开口环形谐振器的超材料单元,其内环采用曲流技术,从而使天线小型化;最后通过将超材料单元加载在微带天线上对其进行了改进,能够进一步减小天线尺寸,改善带宽、增益等性能。系统由小型化超材料天线、匹配电路、整流电路及负载组成,对天线及整流电路进行仿真优化。经过实际加工测试,系统在2.45 GHz时输出电压为318 mV,对应的最大整流效率为13.5%。     

在相同相对介电常数情况下不同厚度的微带贴片天线设计与仿真验证

微带贴片天线的基板材料的相对介电常数和介质板厚度是影响天线性能的重要因素.为了验证在相同相对介电常数的情况下,改变介质基板的不同的厚度时微带矩形贴片天线的阻抗带宽的变化,通过HFSS软件设计和仿真了工作频率为1.95 GHz的4个矩形微带贴片天线,相对介电常数均为2.2,介质基板厚度分别设计为0.8、1.6、2.4、3.2 mm,比较其各自的S参数、方向图,通过仿真结果验证了相关文献所述的对于在给定的频率下,选用相同的基板材料时,厚度增大时阻抗带宽会变大的说法.     

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。     

Analysis and design of terahertz microstrip antenna on photonic bandgap material

In this paper, a dielectric slab with periodic implantation of the air gaps has been analyzed. An effective dielectric permittivity of the 1-D photonic bandgap substrate material (PBG material) with host material as Polytetrafluoroethylene (PTFE) has been computed at 600 GHz. Based on the extracted effective dielectric permittivity, a rectangular microstrip patch antennas on thin and thick 2-D PBG material as substrate have been designed. The electrical performances of the antennas have been simulated by using two different simulators, CST Microwave Studio based on the finite integral technique and Ansoft HFSS based on the finite element method. This proposed antenna on the PBG material as substrate shows the significant enhancement in the directivity. To validate the homogenized medium approximation, the effect of the antenna position on the substrate material has been observed. The response of antenna has been found to be independent of its position. Various electrical parameters of the proposed antennas have been compared with reported literature. In addition to this, the operating frequency of one of the antenna has been scaled down by the factor of 50 and its various results have been compared with the results obtained at 600 GHz.