辐射零点可控的平面滤波贴片天线

为满足射频前端器件集成化和多功能化的需求,设计了一款适用于WLAN 5 GHz波段的辐射零点可控的平面滤波贴片天线。该天线以同轴探针馈电的微带贴片天线为原型,上表面是由融合共生带和矩形槽的金属辐射贴片,下表面试接地面。其中共生条带位于辐射贴片的宽边两侧,矩形槽蚀刻在辐射贴片上,位于同轴馈电点两侧。两种结构分别在通带的低频和高频处各引入一个辐射零点,天线实现了的滤波响应和良好的辐射特性,同时两个辐射零点的位置自由可控,提高了设计的灵活度。仿真与测试结果表明:滤波天线的中心频率为5.25 GHz,相对带宽为14%(4.89~5.62 GHz),两个辐射零点分别位于4.55和6.05 GHz处;工作通带内增益平缓,平均增益约为7 dBi,通带外抑制水平大于19 dBi,测试与仿真结果较为一致。该滤波天线的设计未引入额外的滤波器网络,节省了天线的整体尺寸,且剖面低、重量轻、结构紧凑,具有良好的滤波和辐射性能。

小型化低剖面全向滤波天线设计

设计了一个小型化全向微带滤波天线。天线由带通滤波器和微带天线组成,二者共用一个地平面以减小尺寸且采用缝隙耦合方式连接,带通滤波器蚀刻在微带贴片天线的馈线位置处,引入选频滤波功能,在输入馈线前端添加一个横向矩形贴片使整个系统达到良好的阻抗匹配。与传统的微带天线相比,所设计的滤波天线在不改变尺寸大小的基础上引入了选频滤波功能,在通带边缘体现出较高的选择性。仿真与测试结果表明,该滤波天线的阻抗带宽为2.31 GHz~2.56 GHz,且通带内增益平缓,平均增益约为2.1 dBi,在工作频段内呈全向辐射特性。

基于SIR多模谐振器的双频滤波天线设计

本文设计了一款基于多模谐振器的双频滤波天线,其滤波谐振器采用阶跃阻抗谐振(SIR)来进行枝节末端分流结构小型化设计,可以灵活控制两个频段的中心频率。与加载开路短截线的矩形单极子天线相比,集成设计构成滤波天线,其工作在ISM频段(工业、科学和医学频段),两通带外引入3个辐射零点,实现了工作频段的高选择性,增益分别为1.60 dBi和4.03 dBi。测试结果表明,该天线反射系数、峰值增益和辐射方向图与设计仿真结果吻合良好,具有较好的滤波和辐射特性。

基于双模槽线谐振器的宽带滤波介质谐振器天线

【目的】为满足车联网等无线通信系统对小型化、多功能介质谐振器天线(DRA)的应用需求。【方法】设计了一种基于微带-双模槽线谐振器馈电结构的宽带滤波介质谐振器天线。在天线设计中,利用双模槽线谐振器来代替微带-槽线耦合馈电结构中的传统槽线,形成一种新型微带-双模槽线谐振耦合馈电网络;该馈电网络中的双模槽线谐振器可作为能量耦合结构,从而有效激励DRA的基模(TE111);同时,也可产生两个槽线谐振模式参与天线谐振,拓宽天线带宽。此外,通过在微带馈线上引入马刺线以及槽线谐振器自身谐振特性,可以在天线通带两侧分别产生一个辐射零点,在增益曲线上呈现准椭圆滤波响应。【结果】为了进一步验证天线设计性能,对天线进行了加工、测试,测试与仿真结果基本一致。该天线中心频率为4.12GHz,阻抗带宽为53.40%(3.02~5.22 GHz),带内平坦增益为5.7 dBi。【结论】满足5G和车联网等无线通信系统的应用需求。

一种结构紧凑的可抑制超宽带谐波的滤波天线

采用口径耦合馈电的方式设计了一种结构紧凑的可抑制超宽带谐波的滤波天线,为了提高近通带的选择性,在方形辐射贴片两侧放置带有容性负载的矩形寄生贴片,并在接地板上刻蚀开口矩形环,分别在上下边带各引入一个辐射零点。为实现超宽带谐波抑制,在馈线上加载平面耦合滤波结构,在4~18 GHz频段产生宽阻带,在接地板上刻蚀H形缝隙并减小接地板尺寸,进一步拓宽阻带带宽。天线的整体尺寸为40 mm×35 mm×2.4 mm。天线的工作频带为3.35~3.6 GHz,相对带宽为7.1%,在上下边带的滚降度分别为94 dB/GHz和54 dB/GHz,在4~23.48 GHz(6.7 f_(0),f_(0)为天线的中心频率)间的反射系数均大于−3 dB。

双频段滤波天线与低噪声放大器一体化设计

为了满足未来无线通信系统对小型化、多频段、低损耗的需求,基于ATF-551M4晶体管,提出了一种新型的双频段滤波天线与低噪声放大器(LNA)一体化设计,并将其应用到WiFi6频段。通过在天线上引入寄生结构,使其具有更好的双频带通滤波性能。并在两个工作频段上分别设计出与LNA输入相匹配的阻抗,实现了无需阻抗匹配网络的滤波天线与电路直接连接。该设计可以有效地降低传统射频接收机前端中阻抗匹配网络带来的损耗,改善接收机噪声系数,提高接收机灵敏度,同时实现接收机的小型化多功能集成。实测结果显示,该一体化天线在WiFi6频段内|S_(11)|dB,低频段增益>20.9 dB,高频段增益>14.1 dB,具有比较显著的双频带通滤波特性。与传统级联设计相比,一体化天线不但具有更小的尺寸,而且噪声系数在工作频段内也显著减小。噪声系数最大降低了约0.5 dB,对应的灵敏度约提高17.5%。

多频连续可调的可重构滤波天线

设计了一种多频连续可调的可重构滤波天线。首先将2个加载变容二极管的1/4波长阶跃阻抗谐振器(Step Impedance Resonator,SIR)带通滤波器与50Ω微带传输线集成,得到一个可重构滤波馈电网络,通过控制6个PIN二极管的通断状态,实现超宽带与窄带模式的切换,同时分析了馈电网络对应的等效电路。另外,设计了一款工作频率覆盖可调滤波器通带范围的分形超宽带天线,并将二者集成实现滤波天线。对该天线设计进行了仿真优化和实物测试,结果表明,该天线能够在WiMAX窄带连续可调、WLAN窄带连续可调和超宽带3种模式下工作,且均具有良好的辐射特性,可广泛应用于多频段无线通信中。

基于RTK和IMU的多行播种定位系统研究

在耕种过程中,为了保持株距行距一致性、使作物长势均匀,提高后续管理便捷性,以及提高粮食产量,需要精确记录植株空间位置分布信息。为提高植株位置定位精度,本研究设计1种基于双天线RTK和IMU的多行精播机播种定位系统,利用RTK/IMU组合定位方式检测系统定位坐标及航向,通过落种检测模块判断落种状态,完成落种数据提取以及定位数据的采集,并设计了基于双天线RTK和IMU的播种定位算法,结合卡尔曼滤波融合算法获取播种机位置和姿态,根据排种机构与RTK天线及IMU相对位置,设计基于相对排种器位置模型的落种位置解算算法,实现各排种单体落种位置实时解算。实验表明系统在进行直线播种时作业速度在7 km/h以内或在进行弯道播种时作业速度在3 km/h以内时,能准确测量落种位置,均方根误差均小于30 mm,可以满足在精密播种过程中对落种位置预测精度的要求。

非共轭聚合物点和Eu^(3+)的比率荧光传感器检测牛奶中的四环素

四环素(TC)因其广谱抗菌活性和低廉的价格被广泛应用于畜牧养殖业治疗及预防相关细菌感染,因其难以代谢而残留在动物源性食品中,影响人类健康,因此建立方便快捷的TC检测方法至关重要。本文以高支化聚乙烯亚胺(PEI)和抗坏血酸(AA)为原料,合成了一种水溶性良好且具有高稳定性蓝绿色荧光的非共轭聚合物点(NCPDs),其通过与Eu^(3+)和柠檬酸三钠的简单混合构建了检测TC含量的比率荧光探针。TC既可以通过内滤效应淬灭NCPDs在490 nm处的蓝绿色荧光,也可以通过Eu^(3+)的天线效应增敏Eu^(3+)在618 nm处的红色荧光。二者荧光强度的比值与TC的含量具有良好的线性关系。该方法具有快速的荧光响应,较宽的线性范围50.0 nmol/L~80.0μmol/L和较低的检出限11.8 nmol/L,并且该比率荧光传感器成功地测定了牛奶样品中的TC。

一种基于SIW技术的滤波天线设计方法

文中基于基片集成波导(SIW)技术提出了一种滤波天线设计方法。首先根据传统耦合矩阵综合法设计出SIW滤波器,然后结合半模基片集成波导(HMSIW)技术设计出滤波天线。该方法简单有效,并且能够额外引入一个传输零点,使滤波天线的频率选择性得以提高。文中以三阶滤波天线为例,验证该方法的有效性。基于TE 101模式,使用两个SIW腔和一个HMSIW腔形成三阶滤波响应,SIW谐振腔用作高Q谐振器,HMSIW谐振腔同时作为辐射腔。实测的中心频率为6.52 GHz,-10 dB带宽为7.4%(6.26 GHz~6.74 GHz)。通带内实测增益基本处于5 dBi,且在下阻带产生了一个传输零点,有效地提高了滤波天线在低频处的频率选择性。实测结果与仿真结果吻合较好,验证了设计方法的有效性。

一种基于天线-移相器-天线单元结构的双宽带线圆极化器

线圆极化转换器在卫星通信天线系统中可发挥重要作用,针对K/Ka频段卫星通信的需求,采用天线-移相器-天线(AFA)结构,通过独立设计双频带内接收和发射天线,提出了一款双频宽带线圆极化器。通过堆叠贴片的方式引入新的谐振点,从而拓展极化器的工作带宽。所设计的极化器单元尺寸为0.4λ_(K)×0.37λ_(K)×0.27λ_(K),可在K波段将入射x方向线极化波转换为右旋圆极化波,并在Ka波段将入射y方向线极化波转换为左旋圆极化波。实测结果表明:在保证入射角为0°~25°范围内,该极化器响应稳定,在K和Ka波段的工作带宽分别为9.8%(18.3~20.2 GHz)和7.8%(28.5~30.82 GHz)。

基于可重构滤波器的多频段可调谐天线设计

为实现天线宽带和窄带状态的切换,提出一种基于集成滤波天线设计方法的UWB、WLAN和WiMAX频段可重构滤波天线。该结构由单极UWB天线和可重构的三端口滤波网络组成,其中,可重构滤波网络由折叠开环谐振带通滤波器、叉指式SIR带通滤波器、3个PIN二极管和直流偏置电路组成。通过控制可重构滤波器网络中PIN二极管的通断状态,可以选择不同的射频传输路径,实现UWB、WLAN和WiMAX频段之间的切换。最后,对可重构滤波天线的不同状态进行仿真和测试。结果表明:通过控制端口D_(1)、D_(2)、D_(3)3个二极管导通与关闭状态,实现天线3种工作模式。当D_(1)导通时,天线工作在超宽带模式,工作频带为2.78~9.55 GHz,辐射效率可达86.5%;D_(2)导通时,天线工作在2.35~2.53 GHz的WLAN窄带模式,辐射效率可达81.1%;D_(3)导通时,天线工作在3.22~4.33 GHz的WiMAX窄带状态,辐射效率可达78.1%,该天线结构可以满足现代通信系统多频运行的需要。

制冷站系统负荷和能效比改进T-S模糊模型构建

制冷站具有非线性、强耦合等特点,导致传统机理的建模面临困难。为实现系统节能优化控制,并改善模型在线修正和移植性能,提出一种基于改进Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的制冷站负荷和能效比动态建模方法,前件结构辨识设计改进天牛须搜索算法,以改善模糊C-均值聚类方法对初值敏感和易陷入局部最优的问题;为实现非线性模型辨识,并降低现场测试数据噪声的影响,设计自适应扩展卡尔曼滤波算法实现模型后件参数辨识和在线修正。实验结果表明,所建立的负荷和能效比预测模型在广州某建筑上运行时,相对误差分别为0.63%和1.49%;使用广州市另一座建筑的数据进行模型可移植性验证,经过500步在线训练,新模型成功收敛,证明所构建模型具备良好的可移植性和适应性。

椭圆函数低通滤波器在机载天线中的应用

以椭圆函数低通滤波器为原型,建立不同形式的宽带低通滤波器,通过HFSS软件对滤波器进行仿真分析。采用不同切向形式工艺降低装配误差对高次模的影响,并通过实际测试数据验证仿真结果的一致性。最终将两种不同形式的滤波器应用于机载天线系统进行业务测试,通过性能及数据对比,选择了一种更适合机载天线系统的宽带低通滤波器,收发隔离度达90 dB以上,为验证滤波器在机载天线中的应用提供了一些思路。

Ku/Ka/W三频段单馈源反射面天线设计

为了简化多频段反射面天线的整体结构与体积,设计一个结构简单的三频段馈源,采用单腔体的形式而非复杂的共轴嵌套式或填充介质等方法,以此来精简整个馈源的设计与加工。为了在Ku/Ka两个相近低频段获得较好的隔离度,分别设计了两个低通的三阶滤波器。使用ANSYS HFSS电磁仿真软件进行Ku/Ka/W三频段单馈源反射面天线设计和优化分析。实际测量时,馈源三个端口的S参数采用矢量网络分析仪测得,馈源及反射面天线系统的增益则在暗室中测量得到。天线仿真设计和实测结果表明,在Ku/Ka/W三个常用频段,即14.5~15.5 GHz、34.5~35.5 GHz及93~95 GHz频率范围内,天线的电压驻波比均小于1.3,各个端口隔离度优于40 dB,具有代表性的三个中心频率点14.5 GHz、35 GHz、94 GHz的天线增益分别为30.5 dBi、34.6 dBi和39.7 dBi,交叉极化优于-23.9 dB,旁瓣电平优于-21.6 dB。所设计的反射面天线实现了频段跨度接近6.5∶1的Ku/Ka/W三频段特性。

改进实孔径雷达角分辨力的广义逆滤波方法

本文寻求一种在扫描实孔径雷达中,利用方位信号处理获得优于天线波束宽度的角分辨力的途径。文中建立了扫描过程的数学模型,并提出了采用广义逆滤波处理实现波束“伪压缩”的方法,阐明了这种方法的物理本质,解决了这种方法最佳解的确定问题。文中用这种方法对雷达实测数据进行了处理,使雷达的角分辨力提高约4倍。

基于自适应滤波的生物雷达干扰抑制方法

生物雷达在实际探测中,由于操作人员自身的呼吸运动而对探测系统造成一定的干扰,致使雷达的探测准确性降低。搭建了基于双天线的连续波生物雷达实验平台,提出了将基于可变步长最小均方误差准则的自适应滤波结合互相关技术的方法应用于生物雷达探测过程中的操作人员呼吸干扰抑制,并进行仿真和实际探测实验,给出了仿真结果,实际探测实验中采集的20组随机数据的干扰抑制成功率为85%,表明该方法适用于生物雷达操作人员的呼吸干扰抑制。

微波介质陶瓷器件与测量技术

利用平行板法测量微波陶瓷介质谐振器的原理,开发成功微波介质陶瓷介电性能的自动测量系统,其具有自动校准程序、自动搜索判别正确谐振峰和处理存储数据结果以及测试界面友好直观等优点,并采用两种不同方法对平行金属板导电率进行标定,完善系统的自动化测量精度,实现微波陶瓷的精确和自动测量;在实验工作中不仅采用传统的固相反应法而且利用共沉淀和水热合成等溶液反应技术,还采用凝胶浇注技术成型复杂形状的微波陶瓷器件和利用流延成型技术制备大尺寸微波集成陶瓷基板,研制成功高电容率和品质因子并接近于零的谐振频率温度系数的系列化微波介质陶瓷;开发成功多种微波介质元器件,包括介质谐振器、介质滤波器、GPS天线、通信电缆滤波接头和微波集成基板等。

一种K频段宽带双极化滤波喇叭天线设计

文中设计了一种K频段宽带双极化滤波喇叭天线,该天线采用阶梯型喇叭代替传统喇叭提升了天线效率,并通过在馈电波导冗余空间中引入一种T/Π型滤波结构,提升了天线带外的抗干扰能力.仿真和实验结果表明,该双极化天线的-10 dB阻抗带宽超过5 GHz,覆盖了K/Ka频段卫星的下行频段,天线效率超过58%,并在其上行频段实现了超过33.1 dB的带外抑制,该天线可作为单元用于K/Ka频段卫星下行频段的大型阵列天线设计.

Kalman滤波在天线数字引导跟踪中的应用

无人机测控系统天线数字引导数据传输存在延时,使得天线无法准确跟踪飞行目标,链路不能稳定工作。针对这种时滞问题,通过对卡尔曼(Kalman)滤波算法的研究,提出在Kalman滤波同时上,采用平移多步预测外推的解决方法。给出了外推算法公式,分析了天线数引跟踪模型,据此进行了仿真。仿真结果表明:Kalman滤波平移预测可以实现实时多点数据外推。在工程应用中取得了预期效果。