基于聚合物分散液晶的频率可重构贴片天线

本文设计了一种以液晶聚合物为介质基板的频率可重构天线,通过调节贴片的位置及尺寸实现天线的阻抗匹配。制备聚合物分散液晶薄膜作为天线的介质,并根据液晶与聚合物的比例分别为7∶3、6∶4、5∶5这3种不同配比以及50μm和100μm两种不同膜的厚度来考察其效果。在电场作用下,液晶微滴会沿着电场方向重新取向排列,通过改变驱动电压的大小,实现天线的频率可重构。经过对比分析得出,液晶含量(质量分数)为70%的聚合物分散液晶薄膜具有最佳的效果,在48 V的驱动电压下实现了62 MHz的频率连续调节,天线的最大增益为3.5 dBi。该基于液晶聚合物的频率可重构贴片天线结构简单、体积小、质量轻,易于集成在各种移动设备中,发展前景广阔。

基于新型共面波导的频率可重构MIMO天线设计

设计了一种基于新型共面波导(CPW)频率可重构多输入多输出(MIMO)天线。在天线中使用开关元件,通过控制开关改变CPW的电流长度来实现6.17~9.38 GHz与19.53~25.48 GHz离散频率可调。转换模式不需要额外的匹配电路,使得结构更紧凑。天线单元采用CPW馈电方式,蚀刻在F4B的介质基板上,MIMO配置无需额外的解耦装置便能实现良好的隔离效果。仿真和测试结果表明,单个天线与MIMO天线均可实现频率可重构特性,天线单元之间的隔离度<-20 dB,相关包络系数<0.05,分集增益接近10 dB,满足设计要求。

基于石墨烯的频率可重构微带阵列天线设计

提出一款基于石墨烯开关的频率可重构平面微带阵列天线,该阵列天线单元为添加L型双枝节的矩形金属贴片,枝节和矩形贴片之间加载石墨烯。使用电压调控石墨烯表面阻抗,从而改变电流路径及有效长度,实现工作频率的可重构。首先,对天线单元进行了模拟仿真,结果表明该天线单元可实现1 GHz的频率可调范围,反射系数在4.2,5.2 GHz 2个工作频点处均低于-15 dB。其次,分析了天线单元的L型双枝节和金属贴片的关键参数对天线单元频移范围的影响,并设计了对应的并联微带馈电网络,将该天线单元组成4×4的微带阵列天线。然后对阵列天线进行仿真分析,结果表明,微带阵列天线最大辐射增益拓展至11.53 dBi。最后,根据设计天线进行了实物加工,并在微波暗室内进行了测试,测试结果表明:阵列天线实现了4.05 GHz和5.56 GHz的双频点可重构,最大辐射增益约为9.6 dBi,验证了天线的频率可重构性,证明了该天线在不同的工作频点均具有良好的辐射特性。

一种使用高次模式阻抗匹配的三频频率可重构天线设计

传统的频率可重构天线多采用电控可变元件构造馈电网络,导致设计和加工复杂。此外,电子元件的使用降低了辐射效率,使得性能不稳定。本文提出了一种采用高次模式进行阻抗匹配的机械调谐频率可重构天线。为使用固定的馈电网络进行阻抗匹配,并且不添加任何电控可变元件,该天线在两个低频频段工作于三次模以增加输入阻抗。这一设计增加了性能的稳定性,提高了辐射效率,减少了天线设计和加工的复杂度,降低了成本。天线在2.6 GHz、3.5 GHz和4.9 GHz三个5G应用波段取得了良好的谐振,辐射效率基本达到90%。

基于液态水的频率可重构天线

本文提出了一种基于液态水实现频率可重构的天线。该天线采用微带线馈电,由金属臂、开关水槽和水槽阵列构成,通过控制加水水槽的数量和位置来改变天线结构,同时改变介质介电常数实现频率可重构特性。利用Ansoft HFSS软件进行建模仿真,结果表明当水槽组阵中不填充液态水时,天线工作在4.4 GHz。当往开关水槽中填充液态水、结合水槽组阵中不同加水方式能实现2.92 GHz-5.48 GHz的较宽范围的频率调谐。该天线结构简单、成本低,能被广泛应用于WIMAX无线通信。

馈电结构可变化的频率可重构天线

提出一种馈电结构可实时变化的频率可重构天线.利用RF MEMS开关控制天线模型中矩形加载槽的长度来实现频率可重构,从天线等效LC振荡回路和谐振回路电流路径的改变等两方面分析了频率可重构原理.研究结果表明:所设计天线能工作在L、S两波段3个频率段上,即bluetooth、DCS/GSM和GPS频段.由于3个频段天线工作在同一模式下,所以方向图几乎完全一致.并且RF MEMS开关对馈线结构的调整可解决由于可重构而改变天线口径面辐射体结构带来的匹配问题,使得天线具有良好的可重构特性的同时还满足高辐射增益,实现了一副天线多功能的目的.

一种频率可重构微带天线的快速优化设计方法

该文针对目前频率可重构微带天线的优化设计常依赖于反复实验的现状,提出了一种快速有效的频率可重构微带天线优化设计方法,该方法将新型量子遗传算法与通用的空域矩量法结合,在计算阻抗矩阵时利用了直接矩阵操作技术,大大节约了计算时间。利用该方法,优化出一副可工作在十个甚至更多的窄频段的变频圆柱共形可重构微带天线,优化结果与相关软件结果的比较显示了该文方法的正确性及高效性。

频率可重构的短背射天线

针对5G发展对室内接入天线提出的新要求,设计了一种可在N78(3.4~3.6 GHz)与N79(4.8~5.0 GHz)两个频段之间切换的频率可重构天线.天线辐射器印制在电路板上,电路板末端带有圆形金属腔,作为八木天线与短背射天线的反射器.对PIN二极管偏置电路进行优化,切换天线有源振子臂上一对PIN二极管开关,使天线具有两种工作模式,具备频率可重构的功能.通过仿真软件对天线模型进行仿真分析,根据仿真结果制作了天线的实物并进行实验验证,实测表明天线具有良好的匹配与增益.当PIN二极管导通时,天线工作在N78频段,回波损耗小于-19.58 dB,增益大于7.44 dBi;当PIN二极管断开时,天线工作在N79频段,回波损耗小于-18.58 dB,增益大于9.48 dBi.

一种X和Ka波段频率可重构Koch分形振子天线研究

将射频开关和Koch分形振子相结合,设计了一款结构紧凑的可工作于X和Ka两个波段的频率可重构天线,所设计的天线长度约为相同谐振频率普通振子天线的80%。天线工作于Ka频段时,由于天线中被射频开关断开的其它部分对其辐射性能的影响严重,会使Ka频段的方向图发生严重变形,因此我们又对天线进行了改进优化。改进后的天线由Koch分形振子和其前端另外延伸增加的一普通振子构成,改进天线在X频段和Ka频段的性能分别由Koch分形振子和普通振子所决定。仿真和实测结果表明:改进优化后的天线在X和Ka两个频段都具有良好的性能。

基于S-PIN二极管的频率可重构缝隙芯片天线研究

为了实现高度集成化的片上可重构天线系统,利用硅基固态等离子体表面PIN(S-PIN)二极管技术,设计了一种C—Ku波段频率可重构的领结型缝隙芯片天线。文中讨论了利用S-PIN二极管作为芯片天线频率可重构部件的设计标准,并对S-PIN二极管的结构参数进行了分析。通过控制S-PIN二极管的截止/导通状态,提出的缝隙芯片天线可以实现从6.7 GHz到17.97 GHz的工作频率可重构,增益分别为4.63 dBi和3.4 dBi。在实际的流片和测试过程中发现,文中研制的S-PIN二极管具有良好的伏安特性。此外,固态等离子体天线工作在C波段和Ku波段时的实际中心工作频点分别位于6.6 GHz和17.9 GHz,与仿真结果相比具有良好的一致性,验证了S-PIN二极管在制造频率可重构芯片天线方面的潜力。

基于复合左右手传输线的小型化频率可重构天线

提出了一种基于π型复合左右手传输线的非谐振型小型化频率可重构天线。该天线的双螺旋结构和叉指结构提供左手电容和右手电感,结合通孔技术提供左手电感,并采用PIN二极管,通过控制二极管的开关控制工作频率的改变。当二极管导通时,中心频点为2.35 GHz和4.05 GHz,当PIN二极管断开时,中心频点为2.39 GHz、3.48 GHz、4.04 GHz和5.81 GHz。仿真和实物测试结果表明,所设计的天线工作频段覆盖WiMAX和WLAN频段,且实现全向辐射。该天线有尺寸小、频带宽、结构简单等优点,具有广泛的应用价值。

共面波导差分馈电频率可重构天线

提出了一种共面波导(coplanar waveguide,CPW)差分馈电频率可重构天线.通过直流偏置电路来控制天线上四个PIN二极管的导通和断开模式,天线可以工作在两种状态,实现在2.02~2.89GHz和3.27~3.66GHz两个频段的重构,阻抗带宽分别为35.4%和11.3%,且天线辐射方向图受频率可重构的影响较小,天线在两种状态下的平均增益分别可达3.18dBi和3.61dBi.该天线充分利用共面波导天线结构简单和频带宽的优势,实现了差分馈电技术与频率可重构技术的完美结合.天线的实测结果与仿真结果非常接近,可应用于WLAN的2.45GHz和WiMAX的2.45GHz、3.5GHz两个频段.

一种频率可重构圆极化微带天线的设计

提出了一种新型频率可重构圆极化微带贴片天线的设计。采用一种方环形贴片结构,在贴片对称缝隙中添加4个RF MEMS开关,通过调节开关的通断来实现对天线频率的可重构。同时天线采用4馈点馈电来实现右旋圆极化波,并利用仿真软件HFSS 13.0对天线特性进行了仿真验证。仿真结果表明,在开关断开时,天线可接收GPS L1、GLONASS L1和BDS B1信号,在开关闭合时,天线可接收BDS B3信号,且天线的回波损耗和轴比都能满足要求。

可重构天线的频率可重构功能验证

本文提出了一种新型的混合可重构圆极化天线,该天线在可以分别实现频率可重构与极化方式可重构。本文主要对其频率可重构性能进行了验证。其频率可重构是通过搭接在中央贴片与外围方形贴片的4个变容二极管控制的,可以在S波段实现频率可重构。除去仿真验证外,本文还采用了SNB8矢量网络分析仪对其频率可重构性能进行了带电测试验证,证明了其频率可重构功能。

面向5G通信的频率可重构功分器研究

基于π型传输线可调结构,研究并分析了一款面向5G通信的小型化频率可重构的等分功分器。该功分器根据传输线特征阻抗和相移的可重构技术进行设计,并利用变容二极管可调谐特性来调节频率,实现了4.628~6.219 G H z连续可调频率范围,覆盖了多个通信频段。该功分器具有尺寸小、电路简单、工作频率连续可调的优点。

基于液态金属的频率可重构天线新设计

提出一种新型的液态金属频率可重构天线设计方法。以对称振子天线为原型，采用镓铟液态合金（EGaIn）为辐射元，将其包裹在微流体通道内。在天线适当位置开口添加绝缘片，呈断路状态；撤掉绝缘片，利用液态金属自我修复性能，加热挤压切口使其愈合，呈通路状态；通过调节绝缘片的位置实现1．6～3．0GHz频率范围内的重构，并通过曲线拟合提出了适合该天线的工作频率估算公式。仿真结果表明天线具有良好的带宽、阻抗特性，并保持较高增益，辐射性能良好。

基于液态金属的柔性频率可重构CPW天线设计

针对固态金属天线在受力弯曲后易产生裂纹导致功能失效的问题,本文提出一种频率可重构的柔性液态金属共面波导馈电天线.该天线由四个不同半径的开口谐振环(Split-Ring Resonators,SRR)构成,利用紫外光刻技术(ultraviolet lithography)制备天线的SU-8负模结构,其次浇注聚二甲基硅氧烷进行倒模并键合,最后将液态金属合金注入至微流沟道,完成天线的制作.通过机械施压方式改变不同谐振环间的通断状态,可在1GHz～6GHz范围内实现频率可重构,满足WLAN、WiMAX和部分C波段的通信要求.弹性体和液态金属的特性使天线具有更好的灵活性和耐久度,可应用于集成电子设备的弯曲表面.

一种宽频带小尺寸频率可重构耦合器

为了适应通信发展中小尺寸可重构的需求,提出一种具有宽频带小尺寸中心频率可调的可重构耦合器.为减小电路尺寸,采用π型可调结构,并将可调部分电路放进耦合器内部夹角处,并分析可调电路开路微带线的夹角、长度和宽度对中心频率的影响.电调功能由变容二极管实现.文中通过分析电路结构,从理论上揭示了中心频率可调的机理.通过仿真、加工和测试,仿真和测试结果吻合良好.仿真和测试结果表明：通过改变加在变容二极管两端的电压,耦合器的中心频率在705~1 050 MHz范围内连续变化,在频率变化过程中,耦合器保持输出端口相位正交和幅度平衡.并分析了引起输出端插入损耗的原因.

频率可重构的单极子天线设计

本文设计了一种频率可重构的单极子天线.天线由一个阶梯型馈线、两个L型枝节和一个矩形接地板组成.两个理想开关加载在馈线与枝节之间,通过控制开关状态改变天线的表面电流分布,从而实现频率可重构.天线的尺寸为35mm×40mm.仿真和测量结果表明:该天线可以在两个单频模式(2.4GHz和5.2GHz)以及一个双频模式(2.4GHz/5.2GHz)之间切换.天线在不同模式下都具有稳定的辐射方向图.

应用于认知无线电的频率可重构天线

本文提出一种应用于认知无线电的频率可重构单极子天线.阶梯型辐射单元刻蚀有一个开路缝隙,接地板刻蚀有一个短路方环形缝隙.在开路缝隙和短路缝隙上加载6个开关元件,通过控制开关的不同组合状态可以实现超宽带、单频带、双频带3种模式,从而实现频率可重构.仿真和测量结果表明天线可以工作在UWB以及WiMAX频段.