“天线技术与应用新进展”专刊前言

天线是一门古老而又崭新的技术. 说它古老是因为,早在150多年前,赫兹验证麦克斯韦预测的电磁波时就使用了天线,他用电火花激励的对称振子作发射天线,用环形天线成功接收到了微弱的信号.随后,马可尼的跨海通信使得天线真正走向实际应用. 说它崭新是因为,从来没有哪个时代,天线像今天这个时代如此蓬勃发展,推陈出新.在早期的通信时代,天线还是个相对简单的技术,甚至没有专门的研究和设计人员.直到20世纪40年代,二次世界大战期间,雷达的出现让天线有了一个飞跃的发展,天线成为了一门独立的学科,一些结构复杂的天线及其阵列开始出现.但是,尖端的天线技术还主要集中在国防领域.天线真正的春天也就是最近30年伴随着移动通信技术的飞速发展到来的.从20世纪90年代初开始,随着移动通信蜂窝网的逐渐普及,基站纷纷在各个地方布站,尤其是城市人口聚集的地方,基站随处可见,包括手机在内的移动终端也逐渐人手一个,使得天线的需求如井喷式暴涨.今天,5G移动通信、精准雷达、卫星导航定位、室内UWB定位、RFID、物联网、车联网、移动互联网、智能城市、遥感遥测、深空探测等许多以电磁波作为传输媒介的相关应用已成为社会紧迫的需求,直接影响着人类的方方面面,也给天线理论、结构、设计和实现提出了前所未有的挑战.在这样的需求下,小型化、规模化、智能化、系统化已成为天线的主要发展趋势.     

介质体曲面的时域有限差分子网格建模

提出了一种利用子网格建模介质体曲面但仍保持原网格场量的时域有限有限差分法．在原网格的基础上采用更为细化的子网格进行电参数赋值，可以直接得到包含介质体曲面的网格的平均电参数，避免了麻烦的积分运算．对介质谐振器的计算结果表明：在保持计算量不变的前提下，该方法具有更高的计算精度．     

认知无线电具有时延约束的干扰功率分析

为量化认知无线电队列时延与干扰功率之间的关系,提出一种功率分配方案. 此方案以最小化主用户接收端平均干扰功率为目标,受限于次用户时延服务质量约束. 推导非对称Nakagami-m衰落信道平均干扰功率闭合解. 仿真结果表明,干扰功率与时延约束之间存在折中. 当时延约束较严格时,认知无线电系统通过天线分集可显著降低次用户对主用户的干扰.     

微带线匹配负载的FDTD建模

提出了一种有效的微带线端接匹配负载的FDTD模型.该模型将微带线的有效阻抗作为匹配负载电阻,然后按适当的比例分布到端接面的网格中.和传统的FDTD方法相比, 该模型可以有效地减少负载的反射,改善负载的匹配特性,并且通过一次FDTD计算就可以得到电路的S-参数.     

基于宽带输入阻抗模型的有源集成天线设计

提出了利用微带天线的宽带输入阻抗模型进行有源集成天线的设计方法以预测有源集成天线(AIA)的辐射特性和谐波特性.谐波平衡法被用于得到AIA的谐波特性和阻抗模型的端口电压.然后端口电压作为激励源计算天线特性.实验结果显示该方法可以简单有效进行有源集成天线设计.     

微波集成介质振荡器的时域有限差分模拟

 本文将Gunn二极管的非线性集中模型编入时域有限差分算法,模拟了微波集成介质腔稳Gunn振荡器的瞬态特性.     

基于FDTD模拟综合VLSI互连线的时域特征模型

本文提出了大规模集成电路（ＶＬＳＩ）中互连线的特征模型，利用进域有限差分法（ＦＤＴＤ）模拟的响应电压和电流波形以及离散逆卷积技术，该特征模型直接在时域被数值综合。利用该模型，任何激励和负载条件下互连线的瞬态响应波形可以通过离散卷积运算迅速获得。     

基于多模滤波器概念的宽带天线设计

提出了一种基于多模滤波器概念的宽带天线设计方法.多模宽带滤波器的研究已有多年的历史.本质上讲,谐振天线的辐射单元也是谐振器,同样存在着多个模式.因此,多模滤波器的概念和方法完全可以应用于宽带谐振天线的设计.文中给出了所提出的多模宽带天线的原理,并通过支节加载偶极子演示了典型的设计方法.仿真和测试结果表明,所设计的天线在几乎不影响尺寸的情况下有效地实现了宽带特性.     

多模腔体滤波器和多工器研究

基于金属腔体的窄带滤波器和多工器因其低插入损耗、高品质因数和高功率容量等优势已被广泛应用于通信、雷达、卫星和航空航天等领域。与单模谐振器相比,多模谐振器可以显著地减小电路的体积、重量,降低成本,并有效地提高频率选择性。文章概述了微波腔体滤波器与多工器的发展概况,包括窄带、宽带和多频带滤波器,双工器多工器,三状态双工器等组件。     

基于CRLH传输线结构实现平面微波器件的小型化

提出了利用CRLH(composite right＼lefl-handed)传输线结构来实现小型化平面微波器件的综合方法.实现器件小型化的关键是因为构成CRLH传输线的单位元胞在其左手通带内的特性阻抗和电长度可以在一个很宽的范围内任意调整,并且单位元胞的尺寸因媒质均匀理论的要求而远小于信号传播的波长.文中首先提出了利用CRLH传输线实现指定特性阻抗和相移的阻抗变换段综合过程,随后通过全波仿真软件Ansofl HFSS基于不同的小型化阻抗变换段结构设计加工了中心频率分别为1.92GHz和10GHz的定向耦合器和三端口功分器,依据所设计器件的仿真优化结果进行了实物加工和测量,并将仿真和测量结果进行了比较,结果表明,新型的定向耦合器和三端口功分器在保证良好传输特性的同时,缩减了器件的尺寸.