类Sierpinski分形天线的分析与设计

提出了一款应用于L波段的类Sierpinski分形圆极化微带天线。该天线采用类Sierpinski分形结构和π型枝节技术,延长表面辐射电流路径,降低天线的谐振频率,实现天线小型化。天线工作在1.48 GHz的中心频率下,具有良好的圆极化性能。通过仿真分析与模型优化,天线最终尺寸为56 mm×56 mm×1.6 mm,工作频率为1.46～1.50 GHz,天线的-10 dB阻抗相对带宽为2.7%,3 dB轴比相对带宽可达0.4%,最大增益可达1.9 dB。     

一种小型半U型缝折叠超宽带微带天线

提出了一种四分之一波长半U型缝隙折叠超宽带微带天线。该天线采用短路面加载半U型缝隙以及折叠辐射贴片的方法,实现了小型超宽带特性;天线的尺寸为18mm×7.5 mm×7mm,相对波长尺寸为0.231λg×0.096λg×0.09λg(λg是天线带宽最低频率对应的介质中波长)。仿真显示,天线的阻抗带宽为39.3%,仿真辐射方向图稳定,平均增益4.3 dB。由矢量网络适量分析仪E5071C实测天线模型,天线的带宽为3.86～6.47 GHz,相对带宽为50.53%,并且从3.53 GHz到大于8.5 GHz频段上电压驻波比小于3,相对带宽超过82.6%。     

一种二叉树状分形偶极子天线的设计

提出了一种基于二叉树状分形结构的分形偶极子贴片天线。该天线的介质基片采用相对介电常数为4.4,介电损耗角正切为0.02的FR4介质板,由微带线经阻抗变换后进行馈电。该天线利用分形技术实现了33%的尺寸缩减;通过平行双线结构和开U型槽技术,优化了阻抗匹配,降低了天线的谐振频率。通过仿真分析与模型优化,天线的最终尺寸为35 mm×22 mm×1.6 mm,中心工作频率为2.87 GHz,工作频率为2.77~2.97 GHz,-10 dB阻抗相对带宽为6.9%,工作频带内最小回波损耗可达-49 dB,最大增益可达2.36 dB。该天线具有小型化、阻抗匹配良好的优点,在当代小型化通信系统中具有良好的应用前景。     

一种双层宽频微带天线的设计

提出一种紧凑型双层微带天线,在贴片上开"十"形缝隙来实现天线的双频带,通过加载短路探针和接地板挖槽的方法降低天线的谐振频率,提高带宽和实现小型化。利用电磁仿真软件HFSS 13.0对天线进行了仿真,仿真结果表明,该天线在回波损耗小于-10.0 d B时,天线工作频段为2.38~2.77 GHz,带宽约为390 MHz,天线的相对带宽为15.15%,天线的尺寸相对于普通微带天线降低了65.41%,该天线的带宽有很大的提高,且结构简单易实现,可用于无线通信系统中。     

一种改进的U型槽超宽带微带天线研究

设计了一种改进的U型槽低剖面宽带微带天线,并考虑在尺寸为30.0 mm×30.0 mm×1.5 mm、由相对介电常数为4.4的FR4制成的覆铜介质基板上通过酸蚀制备该天线。利用仿真软件HFSS对该天线的参数进行了仿真和优化,并根据优化的天线尺寸进行了实际制作和测量。仿真及实测结果均表明:通过在U型槽臂加载弧形,该天线的频带宽度和相对带宽分别可达3.4～11.2 GHz(S11≤–10 dB)和107%,达到了展宽带宽的目的。该天线不仅可以实现超宽带,而且结构简单,尺寸小,易于集成。     

基于左手材料的微带天线小型化设计

针对移动通信对天线小型化的需求,提出了一种基于左手材料实现微带天线小型化的方法。在谐振频率为5.8 GHz的微带天线的接地板上蚀刻圆形单开口谐振环(Circular Split Single-Ring Resonator,CSSRR)结构的左手材料,利用左手材料的后向波特性进行相位补偿,打破传统微带天线半波长电尺寸的束缚,从而达到天线小型化的目的。采用Ansoft HFSS软件进行仿真,分析了CSSRR结构的电磁特性和小型化天线的性能。仿真结果表明,小型化天线与传统微带天线相比辐射贴片的尺寸减小37.52%,带宽略有增加,增益等参数性能基本保持不变。而且该小型化微带天线结构简单,易于实现。     

折叠L形空气介质微带天线设计

针对传统微带天线体积较大、损耗高的问题,设计了一款工作于UHF频段的天线。首先,采用空气介质微带天线形式有效地降低损耗,同时利用折叠方法使得天线小型化,实现了较低的剖面,仅为0.03λ0;其次,利用L形馈电结构进一步增加了天线带宽,相对带宽达到34.4%;最后,利用四馈馈电网络使天线实现圆极化。天线尺寸为124 mm×124 mm×15 mm,中心频点为626 MHz,该频点处增益为5.2 d B。     

EBG结构磁性材料微带天线的研究与设计

以磁性材料(JV-5)作为基板,设计双L型结构的微带天线,带宽是普通基板的2倍以上,尺寸缩小了40%。在此基础上引入电磁带隙(EBG)结构,设计了一种基于磁性基板EBG结构的微带天线,该EBG结构采用接地板腐蚀性,即在地板上腐蚀出周期H型和圆形结构,采用电磁仿真软件HFSS14.0进行仿真设计。结果显示,与非磁性材料做基板的微带天线相比,EBG结构磁性材料具有小型化和宽频化突出优点,相对带宽达到10%以上,增益方面略有降低,引入EBG结构后能在一定程度上减小了天线的尺寸同时增大了天线的带宽,改善了天线的增益和辐射特性。     

EBG结构磁性材料微带天线的研究与设计

以磁性材料(JV-5)作为基板,设计双L型结构的微带天线,带宽是普通基板的2倍以上,尺寸缩小了40%。在此基础上引入电磁带隙(EBG)结构,设计了一种基于磁性基板EBG结构的微带天线,该EBG结构采用接地板腐蚀性,即在地板上腐蚀出周期H型和圆形结构,采用电磁仿真软件HFSS14.0进行仿真设计。结果显示,与非磁性材料做基板的微带天线相比,EBG结构磁性材料具有小型化和宽频化突出优点,相对带宽达到10%以上,增益方面略有降低,引入EBG结构后能在一定程度上减小了天线的尺寸同时增大了天线的带宽,改善了天线的增益和辐射特性。     

基于电磁带隙结构的微带天线小型化设计

提出了一种确定电磁带隙结构慢波波长的分析方法,利用电磁带隙结构支持慢波传播的特性,设计了一种小型化微带天线。以"*"型电磁带隙结构作为接地板,增大了天线的相对电长度。天线工作于2 GHz,相对带宽为2.57%,最大增益为5.45 dB,相比于传统天线,该天线的尺寸减小了40%,带宽有了一定的提高。最后,进行了天线的实物制作和测试,天线的实测结果和仿真结果吻合良好。     

小型化不规则阶梯型微带缝隙天线的设计

设计了一款基于贴片上开不规则阶梯型槽和接地面开矩形槽相结合的小型化超宽带微带天线,该天线通过DGS的接地面和在正方形贴片的两个角连续地插入三对矩形槽,形成阶梯形状,可以改变天线表面的电流路径,有效地增加电流路径的长度,与传统的微带天线尺寸相比,该天线的尺寸仅为11 mm×16 mm×1 mm,带宽比3.6∶1.利用Ansoft HFSS对该天线进行仿真分析,结果表明天线的-10 dB反射损耗频率范围为5.5～19.8 GHz,相对带宽达113％,在整个工作频段内具有良好的辐射特性,天线结构简单,易于制造,具有广阔的应用前景.     

具有CSRR缺陷地RFID天线小型化设计研究

设计出一款可应用于射频识别(RFID)系统的5.8GHz传统微带矩形贴片天线。天线的辐射贴片尺寸为15.5mm×11.5mm,-10dB的阻抗带宽为80 MHz,最小回波损耗为-36.138dB。在传统微带天线的基础上,设计出一款采用互补开口谐振环(CSRR)缺陷地结构进行改进的小型化天线,天线的辐射贴片尺寸为10mm×7.5mm,-10dB阻抗带宽为62 MHz,最小回波损耗为-23.574dB。相比传统微带天线,改进后的天线的辐射贴片尺寸减小了57.9%,小型化的效果明显且带宽特性和增益特性都能符合RFID系统的一般要求。     

一种h形缝隙多频微带天线设计

通过对传统缝隙微带天线的分析,提出了一种h形缝隙微带天线.该天线具有多频带、小型化等特点,通过加载短路探针和在接地板挖槽的方法降低了天线的谐振频率,提高了带宽.利用基于有限元法的电磁仿真软件HFSS11.0对天线的特性进行了仿真,仿真结果表明,该天线在回波损耗S11＜-10 dB时,其工作频段为2.38～2.79 GHz,4.59～4.75 GHz和5.12～5.90 GHz,尺寸比普通微带天线降低了62.43％,从而验证了这种设计方案的有效性.该天线结构简单易于实现,能够满足无线局域网802.11a/b/g/n移动终端内置天线的多频带和小型化的要求.     

一种新型的hilbert分形rfid标签天线

随着射频识别技术研究的迅速发展,寻求具有尺寸缩减特性的天线结构成为RFID设计的实际需要,Hilbert分形结构是天线小型化设计的一种有效解决方案.本文论述了Hilbert分形天线的基本原理,对弯折偶极子天线采用Hilbea分形结构进行小型化设计,并对实物进行仿真.经测试与仿真后结果表明:标签天线尺寸约为25.6mm*16.2mm,工作在中心频率915MHz处,增益达到2.19dB,相对阻抗带宽为90MHz.天线能保持较好的工作性能,可应用于酒瓶盖防伪RFID标签中.     

一种小型蓝牙平面倒F天线设计

结合目前天线小型化技术,应用Ansoft HFSS13.0软件,根据天线原理计算尺寸并且画出天线的三维模型,然后再对具体尺寸不断地优化和仿真,最终设计出了一种工作于2.4 GHz附近频段的蓝牙通信平面倒F天线(PIFA)。对此蓝牙微带天线进行仿真。结果表明,该天线的尺寸为40 mm×100 mm,中心频率2.4 GHz,回波损耗为–32 dB,带宽为172 MHz,达到设计要求。     

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.     

宽带小型化U型贴片天线的设计

设计了一副中心频率为2 GHz的四分之一波长U型贴片天线.采用U型槽加载减小了探针电感,使天线实现双谐振工作,通过将双频比调整到接近为1以展宽天线的工作频带,设计出的天线的带宽达49%(VSWR<2).利用短路墙加载技术,使天线的尺寸在四分之一波长左右,减小了天线尺寸,天线的尺寸仅为29.5 mm×40 mm×12 mm.实际制作了该天线,测试结果与理论分析基本吻合,验证了设计的正确性.该天线结构简单,便于设计以及加工制作,同时方便集成于移动通信设备中.     

W波段小型化低交叉极化片上天线

针对W波段毫米波片上雷达系统的小型化、高集成度、低功耗应用,本文基于0.13μm Bi-CMOS工艺提出了一种工作在94 GHz的小型化新型短路微带片上天线。该天线基于传统四分之一波长短路微带天线(Shorted Patch Antenna, SPA)结构,通过引入对称反向接地的寄生SPA,显著降低了天线H面的交叉极化。同时寄生SPA引入了新的谐振点,有效提高了天线的带宽。为了实现小型化的应用,本文通过引入容性加载,进一步减小了片上天线的尺寸。天线馈电采用共面集成波导(CPW)直接馈电形式,以便于毫米波GSG探针平台的测试。仿真结果显示,天线增益约为-3.2 dBi,-10 dB相对带宽为4.4%,E面、H面交叉极化分别为53.7 dB和28 dB,辐射效率大于10%。与传统四分之一波长短路微带天线相比,提出的天线-10 dB相对带宽提高了2.5%,H面交叉极化降低了16.5 dB,天线尺寸缩小了32.5%。     

一种K波段小型化MIMO天线设计北大核心CSCD

针对K波段微带天线具有体积小、方向性好等优势,设计了一款小型化多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天线。通过对辐射贴片切角、接地板刻蚀缺陷地结构,保证天线小型化的同时拓宽带宽;通过在接地板加载多开口槽矩形寄生单元,降低中低频处耦合,刻蚀互补开口谐振环(Complementary Split-Ring Resonator,CSRR),在固定频点处产生谐振,隔离度有效提高。利用三维电磁仿真软件和矢量网络分析仪分别对该天线进行仿真与实测,结果表明:天线整体尺寸极小,仅为15 mm×24 mm×0.8 mm,天线在17~27.2 GHz(相对带宽达到46.2%)工作频段内S_(11)≤-10 dB,S_(21)≤-18.3 dB,包络相关系数ECC小于0.001。天线特性良好,可广泛应用于无线通信、射频识别及民用雷达等领域。     

2.4 GHz宽带圆极化微带天线的研究与实现

针对当前已有圆极化微带天线有效带宽窄、尺寸大等缺陷的现状，设计了一种应用于2.4 GHz无线传感网络的宽带圆极化微带天线.采用Ansoft HFSS建立了天线的模型，并对其主要结构参数进行了仿真分析，最终推导出了天线的最优结构参数.最优结构参数下的仿真结果显示，天线的-10 dB阻抗带宽达到了63.5%，3 dB轴比（axial ratio，AR）带宽达到了17.5%.同时，采用矢量网络分析仪对天线实物进行了回波损耗测试，测试结果与仿真结果吻合.最后，将设计的天线加载到CY2420通信节点上进行通信性能的测试，测试结果表明:加载了该宽带圆极化微带天线的节点在150 m处的平均丢包率为0.36%，且天线任意方向下的丢包率基本相同.从测试结果可以看出该天线具有良好的圆极化特性和实用特性.