分形天线--一种新颖的天线小型化技术及其应用

分形几何具有重要的特性，即自相似性和分数维，可以成功的应用于天线的设计。本文主要介绍了分形的基本概念，并对典型的分形天线及其小型化原理进行了简要介绍。     

小型化准分形加载单极子天线

提出了一种小型化宽带加载单极子天线,即对有顶部加载的单极子天线进行准分形和RLC集总加载.研究表明准分形可以有效地降低天线的谐振频率,提高辐射能力.准分形加载单极子天线和三维分形树单极子天线相比,结构非常简单,容易实现,和典型的加载单极子天线相比,天线的电尺寸要小得多.对准分形加载单极子模型天线进行了测试,实测结果和仿真结果比较一致.加入匹配网络后,可得到10:1的带宽.     

小型化基站天线带来的影响

主要阐述小型化基站天线的发展过程,以及天线小型化技术对发展基站天线系统的重要作用。     

一种新型分形北斗导航天线的仿真设计

在Sierpinski结构的分形理论基础上进行了改进,提出了一种具有良好空间填充性和自相似特性的新型类Sierpinski分形天线,可以工作在北斗的B2、B3以及GPS的L2、L5频段.天线的小尺寸及全向性辐射特性很好地满足卫星导航设备的要求。     

RFID技术及其射频天线的小型化设计

本文介绍了近年来广泛应用的RFID技术及其关键部件——射频天线。由于RFID卡尺寸的限制,RFID射频天线的小型化势在必行。本文综合介绍了使用在RFID系统中的各种天线型式,并着重分析了RFID射频天线小型化的方法,在此基础上比较了这些方法的优缺点,为RFID系统性能进一步的改进提供了研究基础。     

近距离通信中的天线小型化技术分析

在近距离通信技术的设备构成中,天线作为其终端设备的关键性部件直接决定着它的通信质量,并且它的天线设计技术呈现出小型化、多频化、低剖面的发展趋势,这就会对其天线的尺寸有更高的要求。基于此,文章主要从近距离通信技术的系统构成方面入手,对它的天线小型化技术进行了简要的分析。     

新型树状分形天线多频特性分析

提出了一种新型树状分形天线结构。通过对叶脉进行模拟,天线具有良好的多频特性 ,二阶分形天线可以在3个频带内良好工作。给出了天线回波损耗、方向图结果。对各阶分形 天线进行了加工与测试,仿真结果与测试结果基本吻合,为多频天线的设计提供了新的思路 。     

智能天线小型化的发展

本文首先简要介绍了TD-SCDMA智能天线的原理及面临的问题,然后对目前几种主要的智能天线小型化方案进行了分析,并给出了作者的建议.     

螺旋天线的小型化设计

介绍了一种小型化的UHF波段对讲机天线的设计方法。在设计过程中,采用ANSOFT公司的电磁仿真软件—HFSS对天线进行了理论求解和仿真计算,并通过理论与实验的方法来研究其性能。实验表明,测试结果与仿真结果吻合较好,并且此天线具有尺寸小、增益高、带宽宽(9.5%)、一致性好、成本低等的特点,可以投入批量生产。     

PCS antenna design: the challenge of miniaturization

PCS (personal communication system) devices have become an important part of everyday life. The pressure to design small, lightweight, and user-friendly mobile-communication devices has increased accordingly, creating the need for optimal antennas for mobile applications. In this paper, we present some basic rules about electrically small antennas, give clues and guidelines about efficient antenna miniaturization, and, finally, show some examples of miniature antennas developed in our laboratory for practical applications     

基于皮亚诺分形结构的微带阵列天线设计

为了适应现代无线通信对高增益宽频带天线的要求,改善微带天线增益低、带宽窄的缺陷,基于皮亚诺分形结构,设计研究一款工作在X波段的高增益、宽频带微带阵列天线。该天线由64个分形辐射单元组成辐射阵列来获得较高的增益,同时增加了寄生层形成F-P谐振腔,有效地提高了天线的带宽。仿真和测试结果表明,在10 GHz处天线的增益为24.1 d Bi,小于-10 d B的相对阻抗带宽达到了12.6%,同时天线的口径效率为89.4%。相对于传统的矩形结构,减小了天线的尺寸,实现了天线的小型化。     

一种基于分形结构的树生长微带天线设计

基于分形理论和自然树竞争(TGCA)思想,提出了采用树枝结构在不同生长因子下进行迭代生长的方法,对分形天线多谐振频率点进行优化控制,克服常见分形天线难于调整多个谐振频率点位置关系的缺点。树生长分形天线通过生长因子和天线尺寸的线性调整,可以方便地实现高低谐振频率的优化设计,方法简单易行。基于该方法,采用时域有限差分(FDTD)算法优化设计了一种具有GSM900/DCS1800双频谐振点的树生长微带分形天线。从实验和仿真结果可以看出,该微带分形天线在0.91 GHz,1.81 GHz谐振频率处带宽均大于100 MHz,水平方向为全向辐射,测量所得结果和仿真数据吻合较好,验证了采用生长因子调整分形天线谐振频率的方法。     

小型化定向中波天线阵的设计

为了实现定向中波天线阵的小型化,采用现代专业电磁仿真软件FEKO,对常规的中波T型天线进行改进和优化设计使其达到小型化,并以此为天线单元,进行三单元组阵,采用不等幅、不同相馈电技术,从而实现定向中波天线阵的小型化设计,具有一定的工程应用前景。     

On topology modifications for wideband antenna miniaturization

Introducing various topological modifications is a common practice in the design of miniaturized wideband antennas. Some examples of successful alterations include ground plane stubs or slits below the feed line. In general, novel antenna topologies are reported on the case-to-case basis, often in the form of geometry evolution supported by parameter sweeps, supposedly demonstrating the benefits of the particular changes made to the device. The fundamental problem of such approaches is that neither the reference nor the modified structures are properly optimized. Due to complex interactions between geometry parameters and electrical/field properties of the antenna, the actual suitability of specific topology modifications is therefore unclear or even may lead to performance degradation. In order to illustrate this point, three antenna structures selected from the available literature are considered with geometry parameters rigorously optimized in order to find the minimum-size designs, with and without particular topology changes introduced by the authors of the respective papers. The results indicate that the optimization process virtually removes the said modifications and the optimized antenna footprints are smaller without these. The major message of the work is that conclusive assessment of the suitability of any geometry changes requires proper optimization of all relevant antenna parameters. Numerical results presented in the paper are validated experimentally.     

一种向外延伸矩形的Minkowski分形超宽带天线

设计了一种向外延伸的闵科夫斯基(Minkowski)分形超宽带天线。该天线采用二阶向外延伸矩形的Minkowski分形,矩形结构的有限接地面使天线获得良好的阻抗匹配,进而实现天线的超宽带性能。经过优化,天线的工作频带可达到3.1~11.2 GHz,相对带宽为113.3%,天线的尺寸为38 mm×32 mm×1 mm。满足了超宽带通信对天线的要求,而且结构简单,尺寸小,易于集成。     

5G中的超宽带阵列天线及其小型化技术

研究了超宽带阵列天线的设计及其低剖面技术。将ADS电路仿真软件与电磁场全波仿真软件Ansoft HFSS相结合,利用具有紧耦合的偶极子天线单元设计具有宽带工作的低剖面强耦合阵列天线。研究结果表明,在工作频率范围0.67~3. 78 GHz频段内,该天线阵列的电压驻波比优于2. 0,相对带宽为139. 78%,天线阵列的剖面仅有40.25 mm。其次,研究了加载人工磁导体结构实现阵列天线的低剖面技术。采用构成高阻抗地的人工磁导体结构改善了天线高频谐振性能,从而降低了天线的剖面高度。全波电磁仿真结果表明,该天线阵列在1. 1 ~ 2. 8 GHz范围的工作频率中电压驻波比优于2. 0,天线的剖面高度仅为24 mm,相对带宽78%。该技术可拓展应用到5G天线的开发。     

一种小型化宽带螺旋天线的数值分析与实验

提出了一种始端为等角螺旋线、终端为阿基米德螺旋线的复合式小型化螺旋天线,改善了等角螺旋天线的低频特性,克服了阿基米德螺旋天线臂长带来的传输损耗大、效率低的缺点;并设计了一种适合单向辐射的微带线--平行双线宽频带巴伦.计算与测试结果表明:该天线的低频端阻抗特性优于相同尺寸的等角螺旋天线和阿基米德螺旋线天线,具有较好的方向图特性和圆极化特性.     

Shorted fractal Sierpinski monopole antenna

A novel configuration of a shorted fractal Sierpinski gasket antenna is proposed. Using only half the structure of a conventional Sierpinski gasket, the antenna is folded over to be parallel to the ground plane, to form an element that is, in some ways, similar to the inverted L antenna. A shorting pin is then placed at the far end of the antenna. A quasi log periodic resonance behaviour is observed     

一种新型星载小型化AIS天线设计与应用

基于传统的倒F型天线,设计了一种M构型的新型小型化星载自动识别系统(AIS)天线。该天线具有尺寸小、质量轻、便于星体安装等优点,天线外形尺寸仅为324 mm?60 mm?263.2 mm。采用CST MICROWAVE STUDIO电磁软件进行仿真设计,在球面近场进行实物单机测试和辐射模型星(Radiating Mockup,RM)测试。天线的仿真和实测结果一致性好,且天线方向图覆盖区域能够满足卫星AIS系统的应用需求,目前已在多颗小卫星上得到成功应用。