具有谐波抑制功能的宽带圆极化宽缝天线

针对微波无线输能系统中接收天线质量轻、体积小、剖面低、易与微波电路集成的特点,设计了一款新型的具有谐波抑制功能的宽带圆极化宽缝接收天线。通过在长方形缝隙中添加末端具有圆形贴片的交叉结构实现圆极化性能,添加切角结构展宽圆极化带宽。在馈线上添加具有一定长度的开路支节,配合使用缺陷地结构共同实现谐波抑制功能。研究并测试了天线的反射系数、轴比、增益以及远场辐射方向图,仿真与实测基本吻合。仿真结果显示,该天线很好地抑制了基频5.8 GHz的二次谐波和三次谐波,在4.5~6.2 GHz的范围内S11<-10 dB,相对阻抗带宽31.8%;基频5.8 GHz处的轴比AR=1.3 dB,在频率范围4.2~6.15 GHz内轴比AR<3 dB,相对轴比带宽37.7%;基频5.8 GHz仿真增益6.7 dB。     

用缺陷地结构抑制圆极化微带天线的谐波

设计了将缺陷地结构(DGS)用于圆极化微带天线以实现谐波抑制功能。方形切角贴片激励圆极化波,50Ω微带线下的双"哑铃"型DGS实现二次谐波的抑制。天线的仿真结果和加工测试基本吻合。经测试,天线的中心频率为5.8 GHz,小于-10 dB的S11带宽为200 MHz,二次谐波频段抑制在-3.45 dB以内;天线的最大增益为6.3 dBi,波瓣前后比为13 dB,3 dB轴比带宽为70 MHz。该天线用于射频前端,可实现射频前端的小型化。     

一种新型小型化三频微带天线的设计

设计了一种可用于无线局域网/无线城域网(WLAN/WiMax)频段的小型化三频微带天线。该结构形似太极鱼,在鱼眼附近同轴馈电,并利用贴片上的一条矩形缝隙,既可实现阻抗匹配,又可使天线在贴片外边界3个位置产生谐振,进而实现在3个频段内同时工作。通过电磁仿真软件HFSS对天线进行仿真,结果表明,该天线在中心频点为2.45GHz,3.95GHz和5.25GHz处的回波损耗分别为29.7dB,29.2dB和27.4dB,天线性能良好。同时天线整体尺寸只有0.24λ×0.18λ(λ为频点2.45GHz时的自由空间波长),具有小型化的特点。该天线尺寸小且结构简单,具有良好的应用价值。其中2.45GHz和5.25GHz可用于WLAN频段,3.9GHz可用于WiMax频段。     

新型CPS型低通滤波器在整流天线中的应用

提出了一种新型共面带状线(CPS)低通滤波器,并将其用于圆极化整流天线中。该滤波器实现了小插损、宽阻带。通过宽带巴伦转换,实验测得衰减大于15dB的阻带带宽达到10.3GHz,5.8GHz处插入损耗为1.62dB,在11.6GHz和17.4GHz处插入损耗分别为30.3dB和26.3dB,与仿真结果吻合较好,有效地抑制了二次和三次谐波。将该低通滤波器应用于圆极化整流天线中,测得高达72.3%的RF-DC(Radio Frequency-Direct Current)转换效率,该整流天线可作为无线输能系统的接收部件。     

基于圆波导缝隙的双极化水平全向阵列天线设计

设计了一种具有水平全向辐射特性的双线极化圆波导缝隙阵列天线。利用双模式转换器馈电，以提供天线所需的TM₀₁及TE₀₁模式，并抑制波导内其余高次模和基模的传输；通过沿圆波导周向交错排列的矩形横缝及纵缝，分别实现垂直和水平极化；其中将横向矩形缝隙设计为平行双环结构来增加带内谐振点，进而拓展天线的工作带宽；此外，将两种缝隙沿波导轴向进行组阵，并在天线阵列末端设计了匹配结构用以减小TM₀₁模式所带来的能量反射。仿真结果表明：该天线两种极化方式电压驻波比小于2的驻波带宽为2.75 GHz～2.95 GHz,并且整个工作频段内，两种极化方式下的增益均超过7.5 dB,水平面内不圆度小于1.8 dB,可适用于气象雷达领域。     

一种新型双频双圆极化复合微带天线设计

针对空间微波能量收集的应用场景,提出了一种微带线行波激励的双端口双频双圆极化复合微带天线。该天线由一个工作在低频段的微带圆环和一个工作在高频段的微带圆片复合而成,分别由两种不同的正交十字缝隙耦合馈电,采用微带线级联依次相差90°顺序旋转四馈电实现圆极化,通过对称性结构设计,分别从两个不同端口输入获得双圆极化性能。实验结果表明：在880～960 MHz和1.85～2.45 GHz频带内S11<-10 dB,阻抗相对带宽分别为8.7%和30%;在885～920 MHz和1.86～2.43 GHz频带内轴比小于3 dB,圆极化相对带宽分别为4%和29%;天线的方向性在工作频段内良好,在低频段增益达到5.4 dB,在高频段增益达到7.7 dB。该天线结构紧凑且加工简单,为双端口双频双圆极化天线的研究与设计提供了新思路。     

一种具有谐波抑制功能的圆极化天线设计

微波能量传输以及无线通信系统中的天线设计,追求剖面低、质量轻,易与平面电路集成。基于此,设计了一种具有谐波抑制功能的单馈背腔圆极化环缝天线。该天线工作在5.8 GHz,采用导波结构基片集成波导(SIW)抑制表面波,提高了天线增益。SIW通过2排金属孔阵列集成在介质板上,在介质板上蚀刻短路圆环缝隙,辐射电磁波。采用50 Ω微带线到SIW过渡的背馈方式,并在馈线上引入并联枝节,有效抑制了高次谐波,且实现了基于基片集成波导天线的谐波抑制。通过加工测试,天线的轴比为0.67 dB,增益为6.9 dBi,阻抗匹配良好,前后比为22 dB,仿真结果与实测结果吻合良好。     

一种双Z型双频微带天线的分析与设计

设计一种双Z型缝隙结构的双频微带贴片天线,通过加载缝隙改变贴片表面电流路径的方法来实现天线的双频带,并利用电磁仿真软件HFSS 13.0对天线进行仿真分析.结果表明,当回波损耗小于-10.0 dB时,天线工作频段分别为2.44～2.56 GHz和4.92～ 5.08 GHz,且天线的相对带宽分别为4.8％和3.2％.与普通微带天线相比,该天线的带宽有很大的提高,天线的整体辐射性能良好,且结构简单易实现,所设计的双频微带天线可用于无线通信系统中.     

超表面加载极化可重构双极化微带天线设计

基于超表面结构设计了一种2.555~2.655 GHz频段的极化可重构双极化微带天线。首先根据微带天线理论设计了缝隙耦合正交馈电的双极化微带贴片天线,然后提出并设计了一种方形切角的新型超表面结构,并将该超表面放置在双极化微带天线上,通过机械方式旋转超表面,实现了左、右旋圆极化和水平、垂直线极化之间的极化转换。利用HFSS仿真软件对该超表面加载微带双极化天线进行了仿真。结果表明,该双极化天线能够便捷地实现极化转换,且在两种极化状态下,天线在工作频带内的回波损耗小于–10 dB,隔离度大于20 dB,圆极化工作状态下的轴比小于3 dB,天线的整体性能良好。     

宽带低RCS超表面天线阵设计

该文利用电磁超表面与微带天线的结构高度相似性,设计了2种辐射特性几乎一致且具有反射相位差异的超表面天线,通过将2种天线单元进行棋盘布阵,在x极化波和y极化波照射下分别利用相位相消及匹配负载吸收实现了天线阵带内散射能量的抑制。实测与仿真结果表明:该超表面天线工作于6.0～8.5 GHz。x极化波垂直入射时天线单站RCS减缩6 dB带宽为6.2～10.5 GHz,最大减缩量达21.07 dB。y极化波垂直入射时天线的带内RCS减缩依然能达到3 dB以上。且实测与仿真结果吻合良好。该设计方法为实现天线阵带内RCS减缩提供了新的设计思路。     

WLAN小型双频微带天线的设计与分析

在分析传统缝隙微带天线的基础上,用传输线和空腔模型设计了一种可用于WiFi、WiMAX的WLAN微带天线。在贴片与接地板之间引入短路面使天线实现小型化,在贴片上开U型缝隙产生双频辐射,采用较低介电常数的介质基板和添加空气腔展宽了天线的带宽。仿真结果表明,当电压驻波比VSWR<2.0时,天线在2.45 GHz带宽为200 MHz(2.35～2.55 GHz),增益达到3.8 dB;在5.2 GHz带宽为1 050 MHz(5.0～6.05 GHz)增益达到8.8 dB。该天线覆盖了WLAN的所有频段,整体性能良好,增益较高,结构简单,易于实现,可以为实际无线通信系统的应用提供参考。     

Dual-band-stop filters with unsymmetrical T-shape DGS resonators

A kind of dual-band-stop filter with an unsymmetrical T-shape defected ground structure （DGS） is proposed. The filter has two band gap centers at 4.9 GHz and 7.35 GHz, respectively, where the two centre frequencies are just the second and third harmonics 2.45 GHz. The filters with high band-stop performance and wideband spurious suppression can be achieved by cascading miniaturized unsymmetrical T-shape DGS. The attenuation of three-cascaded T-shape DGS filter is 30.77 dB at 4.9 GHz and 17.96 dB at 7.35 GHz respectively. The above experimental results are in good agreement with the simulation results, especially for the third harmonic.     

基于超表面的低剖面高增益圆极化天线

提出了一种基于缝隙耦合超材料表面的低剖面圆极化高增益天线,该天线由一个超材料表面和一个微带缝隙天线紧贴着组成.通过改变超表面切角的大小来产生圆极化波,同时还可以提高天线增益和拓宽阻抗带宽.为了验证仿真结果,制作和测量了一个大小为1λ×1λ×0.067λ(在10 GHz处)的样本天线,仿真和测量结果显示出良好的一致性.结...     

一种新型极化可重构微带天线

利用互补开口谐振环(CSRR)结构提出了一种新型极化可重构微带天线。将CSRR 和一个PIN 二极管开关加载在天线的地板上,通过控制二极管开关的状态,可以实现左旋圆极化和线极化之间的切换,无需额外的偏置电路。利用仿真软件分析了CSRR 的尺寸和位置对天线圆极化特性的影响。所设计的天线工作在5. 8GHz 频段范围,测试结果与仿真结果吻合较好。实验结果表明,在圆极化状态下,中心频率5. 77GHz,-10dB 阻抗带宽约360MHz,最小轴比为1. 5dB,3dB 轴比带宽为80MHz;线极化状态下,中心频率5. 72GHz,-10dB 阻抗带宽约200MHz。天线增益均为6dB 左右,具有良好的方向性,可用于现代无线通信系统中。     

一种双频双圆极化共面波导馈电缝隙天线

一种新型加载两个开口环形接地导带的双频共面波导（CPW）馈电缝隙天线,被提出来实现双旋向圆极化辐射。从天线信号带伸入槽隙的水平矩形调谐短截线用于改善频带内的阻抗和轴比。对天线进行仿真和实物测量。实验结果表明,该天线的10 dB 回波损耗阻抗带宽分别是,在1.55 GHz 频段为27.69％（1.4~1.85 GHz）,在2.55 GHz频段为26.17％（2.075~2.7 GHz）。在1.55 GHz的频段和2.55 GHz频段所测量的3 dB轴比带宽分别是20.51％（1.4~1.72 GHz）和13.44％（2.36~2.7 GHz）。其辐射极化方向分别是低频段右旋圆极化和高频段左旋圆极化,天线在两频段内的峰值增益分别是3.69 dB和3.81 dB。实物测试结果与仿真结果基本吻合。     

一种宽带双极化波导阵列天线的设计

设计了一种适用于雷达、通信等领域的宽带双极化波导阵列天线。天线的垂直极化信号通过波导阻抗变换直接馈电实现,水平极化信号通过由垂直极化信号馈电、缝隙耦合的方式实现。设计的阵列天线在12 GHz～15 GHz的频带内驻波比小于2,交叉极化低于25 dB,单元增益在带内大于8 dB,波束宽度大于60°。加工天线后实测结果与仿真结果吻合,该种阵列天线既适合固定波束阵列天线,又适合具有相扫功能的阵列天线。     

W波段45°线极化天线阵设计

提出了一种带反射相消单元的W波段45度线极化微带贴片天线阵列.单列串馈天线阵采用泰勒加权结合反射相消单元实现了25dB的旁瓣抑制,通过添加贴边矩形槽改善了主瓣内的交叉极化.一阶十路功分器通过T型结取代一般的四分之一波长匹配段实现4.5倍的不等功分比.仿真与实测结果表明：组阵后的天线工作在75.7GHz~77.6GHz,水平和垂直方位3dB波束宽度可覆盖正负45度,该宽度内交叉极化比均高于18dB.天线增益达24dB,旁瓣抑制度达20dB.该天线形式可用于汽车防撞雷达并提高其抗干扰能力.     

一种双频左/右旋圆极化可重构环形缝隙微带天线

设计了一种频率比为1.9的双频左/右旋圆极化可重构环形缝隙微带天线,其在高频段和低频段分别工作于线极化和圆极化状态。在该天线中,环形缝隙和相互正交的四个缝隙臂将接地面分为五部分,缝隙臂上跨接两对PIN二极管开关和隔直电容。通过二极管开关的控制,天线在低频频率上可实现左/右旋圆极化的切换,在高频频率上则可保持其线极化性能不变。实验结果表明,天线在1.6 GHz的低频段上具有12.5%的3 dB轴比带宽,在3.06 GHz的高频段上其–10 dB阻抗绝对带宽为100 MHz,成线极化状态,辐射方向图近似不变。