用于微波无线输能的高增益柔性天线研究

为克服传统有线供能方式的接入不便问题,提出了一种用于5.8 GHz微波无线输能(MWPT)高增益柔性天线。天线以聚酰亚胺(PI)为基底,采用广义迭代设计方法得到3层圆环结构,并选用共面波导(CPW)方式馈电。此外,为提高天线增益,在天线背面加载空气层和柔性反射板,并对天线性能进行了测试。测量结果显示:该天线在频率5.8 GHz处的峰值增益为9.51 dBi;当天线弯曲在曲率半径为85,60,45 mm时,增益始终保持在8.89 dBi以上,S_(11)幅值始终小于-10 dB。最后,通过微波无线输能实验测得该天线最大能量捕获效率可达71.3%,在弯曲状态下也能保持59%以上的捕获效率。该天线的高增益、高能量捕获效率以及稳定性证明了其在微波无线输能中具有潜在的应用价值。

使用石墨烯的超宽带轨道角动量螺旋天线设计

轨道角动量涡旋波束各个模态之间相互正交,可以很好地解决频谱资源紧张的问题。针对目前轨道角动量天线普遍存在带宽较窄的问题,设计了一种太赫兹频段的超宽带轨道角动量四臂螺旋天线。研究了馈电端口之间连续相位差与生成模态之间的关系,使用了一种石墨烯双环结构并通过调整优化天线的的结构尺寸来提高天线的性能。实验结果表明,通过简单调整馈电相位差,就能够产生模态数为0、1、2和3的涡旋波,并且不同模态下天线的增益均在7.5dBi以上。同时所设计的天线绝对带宽达到了8.85THz,在中心频率6THz处其相对带宽可以达到147%,S11为-50dB,与传统天线相比改善较大,为太赫兹频段的模态复用提供了一定的现实意义。

基于差分进化的热疗阵列天线能量聚焦优化

针对目前用于微波热疗中阵列天线存在的能量优化问题,提出了一种基于差分进化的能量聚焦优化算法(BP-DE)。通过使用BP神经网络结合差分进化算法优化阵列天线中每个阵元的振幅和相位来实现目标点位置的总能量最大化。为了验证算法的有效性与准确性,在多物理场仿真软件COMSOLMultiphysics中使用一个17阵元适形微波热疗阵列天线进行热场仿真验证。实验验证了该差分进化算法通过优化阵列天线馈源从而在目标点位置处精确聚焦能量的能力。同时为了验证所提出的BP-DE算法的优越性,与传统差分进化热疗结果进行对比,结果显示该BP-DE算法聚焦结果准确性平均高于传统差分进化算法23%。

新型大尺度空间微波功率发射阵列的考虑

以空间太阳能电站为应用代表的微波功率传输系统中,微波功率发射阵列是其中的核心组成部分。为保证特定传输距离限制下的波束收集效率,目前国际上多种空间太阳能电站方案中收发天线口径都达到了km级以上。在空间构建大尺度的微波功率发射有源相控阵,面临的主要问题有:发射阵列电性能的高要求、发射阵列折叠状态的总体积限制、大功率发射阵列的热控问题。针对这些问题,文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列的一些研究及设计考虑,主要包括大尺度阵列同源分发倍频的频率分配方案;高效率高集成功率发射组件技术;大尺度阵列相位同步与误差自校正技术;低剖面天线结构及型面误差补偿技术;大型天线3D打印在轨建造方案设想以及空间微波功率发射阵列热控新思路等。文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列3个方面的6个主要问题,可为空间太阳能电站系统提供可优化、开放性的设计与发展思路。

浅析中波广播天线的检修维护

铁塔安全是广播发射台站的重中之重,更是核心基础设施,了解铁塔结构、维护内容,构建科学有效的维护体系,是保障广播设施安全、传输安全的关键,笔者就铁塔维护过程中发现的问题和总结的经验与大家共同探讨分享。

利用科赫分形解耦的四端口紧凑型QSC UWB MIMO天线

提出一种利用共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)馈电的四端口紧凑型准自互补(Quasi-self-complementary,QSC)超宽带(Ultra-Wideband,UWB)多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)天线。此UWB MIMO天线的整体尺寸为40 mm×30 mm×0.8 mm,由4个六边形准自互补辐射单元对称排列而成,印刷在介质板的一侧。介质板另一侧印刷科赫分形解耦枝节和新型正六边形双开口谐振环(double-split ring resonator,DSRR)阵列,分别提升低频和高频处天线单元间的隔离度。实验与测试结果表明,此天线的工作带宽为3.1 GHz~15.5 GHz,在大部分工作频段内,隔离度达到20 dB以上。此外,天线在整个工作频带内具有良好的辐射特性和稳定的增益。包络相关系数小于0.04,表明该天线能够很好地满足极化分集特性,可用于便携式UWB MIMO无线通信系统。

车载低轨卫星数据接收天线现状与发展

文中分析了目前车载低轨卫星数据接收系统对天线过顶跟踪和机动性能的需求,详细比较了遥感天线过顶跟踪技术的适用范围和优缺点,并介绍了四种典型类型车载过顶跟踪遥感天线基本原理和代表产品,归纳总结了各个类型产品的特点和应用范围以及主要产品技术指标对比;针对未来低轨卫星数据接收天线在高机动性能和Ka频段宽带高速数传数据接收等方面提出的新需求,研究了车载低轨卫星数据接收与跟踪天线的多频段馈源设计、高指向跟踪、高精度面板设计制造和一键“展开/收藏”控制等技术和解决途径,最后展望了车载低轨卫星数据接收与跟踪天线的发展趋势。

宽带广角覆盖的折叠式反射阵天线设计

提出并设计了一种宽带广角覆盖的波束扫描折叠式反射阵列(folded reflect array,FRA)天线.为了在宽带范围内以及较宽的波束覆盖范围(beam coverage range,BCR)内获得较低的扫描损耗,提出一种考虑照射权重因子、截获功率权重因子以及频率权重因子的多波束优化方法;为了降低FRA天线的剖面,采用小尺寸贴片天线作为馈源,将其与单层反射板集成在一起.设计了一个尺寸为264mm×264mm、工作在Ku波段的11波束扫描的FRA天线,仿真验证本文所提设计方法的有效性,结果表明:该设计在13.5~16.5 GHz的宽带范围内,实现了3 dB波束可覆盖-28°~28°范围,中心频率处最大增益为26.6 dBi,口径效率范围为14%~20.9%,所设计的共口径FRA天线可以获得相当平坦的增益,扫描损耗都在3 dB以内.该天线具有覆盖范围广、覆盖带宽宽、集成度高、增益高、口径效率高等优点,在无线通信、雷达成像和目标识别等领域具有广阔的应用前景.

切比雪夫馈电网络开口谐振环天线阵列

提出了一种基于切比雪夫馈电网络的13×14开口谐振环天线阵列。该天线阵列由天线单元和切比雪夫馈电网络组成。根据八木天线原理,该天线阵列设计的辐射贴片作为天线单元的引向器,金属地面作为反射器;辐射贴片由开口谐振环结构以及I型谐振结构组成,增强天线单元的辐射能力并提高增益;天线单元的馈电端由圆弧单极子组成,提高调节天线单元阻抗匹配的灵活性;电流矩阵指导非均匀电流分布切比雪夫馈电网络的设计,减小天线阵列的旁瓣;天线单元竖直插入馈电网络的基板,减少带有馈电网络阵列的口径大小。通过实物加工后,测试结果表明,该天线阵列在工作频率点10.1 GHz处实现了22.3 dBi的增益,E面和H面旁瓣电平分别为−16 dB和−17.66 dB,具有高增益、低副瓣的特点。

基于单馈点的多频段及宽带圆极化微带天线研究综述

随着现代无线通信技术的快速发展,圆极化天线因其在减少多径干扰方面的优势而受到越来越多的关注,并已广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等系统中。由于需要传输的信号频率范围较广,因此要求使用多频段或宽频带圆极化天线来实现信号的传输和接收。微带天线具有结构简单、成本低廉、加工方便、剖面低、设计灵活、易于实现多频段及宽带圆极化工作模式等优点,因而得到了广泛的应用和深入的研究。本文首先介绍了研究背景和圆极化天线的基本参数,然后论述了微带天线实现圆极化的基本技术,最后重点阐述了微带天线实现多频和宽带圆极化的几种改进技术。

面向5G无线通信的紧凑型高隔离度双频MIMO天线

设计了一种适用于5G无线通信的紧凑型高隔离度双频多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)缝隙天线.天线单元采用矩形环作为地,在其中嵌入2个大小不同,开口方向相反的六边形谐振环实现双频.将两天线单元正交放置形成二单元MIMO天线,为提升隔离度,在两天线单元环形地相接处刻蚀矩形缝隙进行解耦.仿真和测试结果表明,该天线可以工作在2.57 GHz~2.62 GHz和3.5 GHz~3.6 GHz频段,且在2个工作频段内隔离度均高于23.2 dB,ECC低于0.01,具有良好的辐射性能.

一种磁耦合激励的圆极化滤波天线

提出了一种磁耦合激励的圆极化滤波天线。该天线采用磁耦合技术,实现了TEM模到TE10模的小型化转换,再经过矩形到圆波导的过渡,结合圆极化片的调节,获得向自由空间高效率转换的圆极化电磁波。在介质矩形波导中,引入了4个尺寸不同的耦合探针,通过对这些探针尺寸的调节,可以产生谐振和非谐振模式,获得期望的谐振频率、传输零点、滤波极点和谐振器间的耦合系数等,最终实现良好带外抑制的低频滤波天线性能。实测结果充分验证了设计的合理性。该设计思路对其他多级滤波天线也同样具有借鉴意义。

基于Zadoff-Chu序列的频控阵稳健波束成形方法

不同于传统相控阵,频控阵(Frequency Diverse Array,FDA)在所有阵元间引入频率偏差,可以生成具有精准指向特性的点状辐射方向图,有效克服传统相控阵方位角相关性导致的接收方向射频信号安全性下降的问题。作为与传统相控阵的本质区别,FDA阵元频偏设置直接影响FDA辐射方向图的形状。为了生成理想的点状方向图,提出了一种Zadoff-Chu FDA(ZC-FDA)稳健波束成形方案,利用Zadoff-Chu序列调整阵元频偏,消除FDA辐射方向图周期性,抑制距离-方位角耦合性。与现有FDA系统相比,ZC-FDA方案在理想点状辐射方向图生成和波束旁瓣水平抑制方面具有明显优势。

一种应用于WLAN的2×2 MIMO定向天线设计

提出并设计了一种工作在WLAN 5GHz频段的2×2 MIMO定向天线,该天线由FR4 PCB介质基板、4个环形单级子天线阵元和2个T型一分二微带功分器组成,天线整体结构尺寸为70mm×70mm×9mm。仿真研究表明,通过使用T型一分二微带功分器对环形单级子天线阵元进行馈电,该天线在主要工作频带内输入端回波损耗小于-10dB,两个天线端口之间的隔离度大于20dB,且天线增益达到10.5dBi。此2×2 MIMO定向天线具有增益高、尺寸小、易于加工集成等特点,具有较好的应用前景。

数字阵列天线接收通道宽带信号校准与波束形成技术研究

本文提出了一种简洁、实用的天线接收通道宽带信号校准方法.该方法采用零中频信号处理技术,通过理论分析将数字阵列天线接收通道宽带线性调频信号校准分为通道间的时间和相位校准,证明了接收通道间宽带线性调频信号相位校准可以转化为单频信号进行,给出了接收通道间宽带信号的幅度校准方法和时间校准允许的误差范围.在通道校准基础上,采用脉冲压缩技术合成了宽带天线方向图.实验结果表明,本文方法是有效、可行的.

倒“V”型栅板偶极子天线设计

射电天文在HF-VHF频段采用天线组阵的方式进行观测,根据平方公里阵列(Square Kilometre Array,SKA)的要求,每个阵列单元天线的增益、结构一致性、稳定性、阻抗变化趋势和极化纯度等方面需要达到较高指标,才能满足太阳、木星、再电离纪元等多种测量在极化测量、天线跟踪稳定性以及接收机宽带匹配等方面的需求。根据SKA requirement 2165:极化纯度2135-38和每极化方向灵敏度2814-15提出的性能需求,以及在总结原有设计的经验后,针对10~90 MHz频段,设计了一种适用于HF-VHF的新型倒“V”型栅板偶极子天线,具有重量轻、风阻小等优点,在10~90 MHz的超宽频段内阻抗变化缓慢、极化纯度良好。其中,在阻抗变化方面,天线的阻抗实部从0.8Ω到631.132Ω变化,优于低频射电阵列(Low Frequency Array,LOFAR)的天线,降低了接收机匹配难度和噪声;在极化纯度方面,天线整体轴比小于0.41 dB,对于太阳射电爆发等强极化信号具有良好的极化隔离度。

自适应零位天线系统及其设计与实现

结合一种典型的自适应零位天线系统设计，文中介绍了自适应零位天线的原理和设计思想．尤其对鞭环组合天线、数模结合方案、开环与闭环相结合的自适应算法的特点和有效性作了深入论述，最后给出系统的测试结果．

一种小型WLAN双频天线的设计

为了适应无线局域网(WLAN)通信技术的要求,需要设计一种能够同时在高、低两个频段工作的小型天线,并且在工作频段内具有全向辐射性能。针对上述问题,设计了一副小型化WLAN双频天线。天线的辐射结构是由两个矩形贴片和一个倒锥形贴片组合形成,通过在天线辐射贴片中间加载一个圆环缝隙,从而实现了双频效果。和常规的双频微带贴片天线相比,天线的尺寸可以大大减小。仿真和实测结果表明,改进的天线单元达到了设计要求,验证了设计方法的有效性和可行性,具有十分良好的应用潜质。

卫星接收天线的安装调试及维护探讨

当前社会各界的基本生活需求得到满足,在精神生活方面又有着更进一步的需求。在新时代背景下,作为全新产物之一,随着卫星电视技术被投入使用,为大众带来了良好的视觉体验,使大众的日常生活不断得到丰富。为确保卫星电视能够呈现出最佳效果,需要借助优良卫星信号的支持,在架设卫星接收天线时,应注重对安装、调试和维护等过程的合理管控,确保卫星接收天线的运作质量,能够满足卫星信号接收需求。本文以卫星接收天线为探讨主体,分析在安装、调试和维护过程中的关键点,促进卫星电视技术水平全面提升。基于良好的卫星信号接收效果,为大众的日常生活带来基本帮助。

13.56MHz RFID读写器天线的设计与仿真

为提高13.56 MHz RFID读写器天线的发射效率,并使其天线在实验室易于研发和试制,对13.56 MHz RFID天线系统的工作原理进行了简要介绍,在此基础上,把13.56 MHz RFID读写器天线线圈等效为PCB平面螺旋电感,利用HFSS软件建立模型并仿真得出电感值L、品质因子Q值等参数。其仿真结果得到的电感值与理论计算值相差0.03μH,在可接受的范围内。考虑到实际天线产生的寄生电容,提出了在天线末端加开路补偿线圈的方法,避免因寄生电容产生地电流而使天线线圈的磁场强度降低,仿真结果证实了该方法的可行性。