基于新型互补开口谐振环的小型多频微带天线

基于提出的一种新型的具有超材料性质的互补开口谐振环,设计了一款小型多频带微带天线。首先设计了一个工作于6 GHz频段的微带天线,然后在此天线的金属接地板上刻蚀新型的互补开口谐振环。利用三维电磁仿真软件HFSS分别对新型的互补开口谐振环和加载互补开口谐振环的天线进行仿真分析,并最终设计了一款小型化的天线。仿真分析结果表明,在相同的谐振频率下,加载了新型互补开口谐振环的小型化天线的尺寸与普通天线相比,尺寸减小了25.85%,并且在6 GHz,7.07 GHz,7.73 GHz三个频率处产生了谐振,实现了天线的小型化和多频化。

采用八边形互补开口谐振环抑制微带天线阵耦合

提出了一种通过八边形互补开口谐振环结构(Complementary Split Ring Resonator,CSRR)抑制微带天线阵相互耦合的方法。新结构加载于间距为1/4波长的两个微带天线组成的阵列中,蚀刻在阵列的接地板上。在谐振频率附近会出现带阻效应,抑制天线阵间的互耦,仿真结果证明天线阵列间的互耦因子降低34.6dB,且抑制范围也较宽。

波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器设计

针对飞行器机翼的大面积壁板等金属结构的多形态裂纹分布难以同时检测、检测精度低等问题,设计了一种互补开口波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器。该传感器群阵列中不同尺寸的互补开口波导谐振环微带传感器能够检测直裂纹、针孔、星型3种裂纹的特征参数。实验结果表明,传感器对3种裂纹的参数变化的最大检测灵敏度达到了150 MHz/mm,传感器可检测出的最小直裂纹尺寸为10 mm×1 mm×0.1 mm。该传感器结合了互补开口谐振环辐射能力强、易于表面共形和基片集成波导低损耗、品质因数高、尺寸小的特性,能够实现对金属材料上多形态裂纹的同时检测,具有灵敏度高、检测范围大等优点。

基于开口谐振环的K波段超材料微带天线尺寸优化设计

利用经典开口谐振环提升微带天线增益,首先分析了开口谐振环的谐振频率关于环外径和环宽度的变化关系曲线,然后建立了微带天线仿真模型,并将周期性排列的开口谐振环放置于微带天线基板周围,通过调节开口谐振环的环外径和环宽度达到与24 GHz(K波段)微带天线的匹配,最终在环外径为1.05 mm,环宽度为0.1 mm时天线增益取得最优值。仿真结果表明:基于开口谐振环超材料微带天线增益从7.926 1 dB增加到10.339 dB,提升了30%,同时超材料微带天线E面和H面的半功率波瓣宽度分别减小了26°和36°,减弱了侧向辐射。

基于开口谐振环的微带天线互耦抑制研究

提出了一种通过加载开口谐振环隔离板来抑制微带天线阵元之间耦合的方法。首先设计了一款工作频率在6GHz的微带天线阵,然后在其阵列单元间加载单环SRR隔离板结构。该结构在特定频段具有带阻特性,可以有效抑制天线单元间的互耦,增加天线单元间的隔离度。最后利用HFSS软件进行了仿真与优化。仿真结果证明:该结构的引入能使微带天线单元间的互耦因子降低10d B左右,体现了较好的互耦抑制特性。

基于双面多开口谐振环的THz微带天线优化设计

为了配合通信技术的发展,提出了基于双面多开口谐振环DSMSRR(dual-surfaced multiple split-ring resonator)的太赫兹THz微带天线的优化设计方案。连接在天线基板的2个表面上,每层包含相应的与馈电线相连的MSRR,共2条馈电线在俯视图重叠,而MSRR结构对称地印刷在电介质基板的不同侧面上。最终结果表明,天线可以在约300 GHz的谐振频率下,实现2个表面的MSRR上均匀电流分布的良好性能;根据缩放效应,通过制造天线模型的测试验证了一些数值结果。

互补开口谐振环微带传感器介电常数的测量

介电常数是材料的重要特性之一,采用互补开口谐振环微带传感器实现了不同厚度待测物质介电常数的无损测量。方形互补开口谐振环蚀刻在微带线接地平面上,与微带线耦合实现谐振,分析了谐振器的等效电路,讨论了介电常数与谐振频率之间的关系。通过有限元分析,谐振频率的负二次方与待测物质的介电常数实部值存在线性关系,且线性关系受待测物质的厚度影响;介电常数的虚部值对谐振频率的影响可忽略不计;最终建立了介电常数实部值与谐振频率和样本厚度之间的数学解析式。实验测试结果表明,当待测样品的厚度大于2 mm时,实部介电常数的相对测量误差小于3.5%。

单个互补金属开口谐振环双陷波超宽带天线

针对超宽带系统易受窄带信号干扰的问题,提出基于互补金属开口谐振环实现的双陷波燕尾形平面超宽带天线。与以往的双陷波超宽带天线相比,该方法仅用单个互补金属开口谐振环同样实现了燕尾形超宽带天线的双陷波特性,简化了设计的复杂性,易于加工。对所设计的超宽带天线进行了制作和测量,实测结果与仿真结果吻合较好。

一种极化可重构的开口环缝微带天线

基于互补开口谐振环的结构设计了一种新型的极化可重构天线。与传统的180°对称开口谐振环不同的是采用90°夹角的开口结构,通过控制开口的状态,能够实现2.6GHz频率的左右圆极化和2.4GHz线极化的转换。当天线左右开关状态不同的时候,天线的结构非对称,可将天线看做变形的开口谐振环,其能够实现圆极化;当天线左右开关都处于开的状态时,天线可以看做是双环缝微带天线,实现线极化。2.6GHz的左右圆极化的3d B轴比带宽为100MHz,-10d B阻抗带宽2.20~2.80GHz(600MHz),2.4GHz线极化的阻抗带宽是2.1~2.55GHz(450MHz),适用于无线移动通信。

基于分形互补开口环谐振器的复合左右手传输线研究

提出了一种基于Minkowski分形互补开口环谐振器(CSRRs)的电小平衡复合左右手传输线(CRLH TL)(单元尺寸为0.074λg).采用理论计算、电磁仿真、等效电路模型计算(电仿真)及有效介质参数提取相结合的方法研究了非平衡CRLH TL传输特性随CSRRs环数、Minkowski环水平迭代因子、垂直迭代因子及迭代次数变化的影响,得出分形、多环结构实现小型化的作用机理.对所设计的电小平衡CRLH TL进行加工测试.仿真、等效电路模型计算以及测试的结果吻合得很好.结果表明与基于传统CSRRs加载的CRLH TL相比,所提出的CRLH TL带宽明显展宽,-10 dB回波损耗相对带宽达到113.7%,具有更低的工作频率.展现了其在超宽带、小型化器件应用的广阔前景.

基于方形开口谐振环的无线激励微波微等离子体阵列源的研究

根据天线辐射理论和超材料特性,通过HFSS仿真软件,对基于方形开口谐振环(SRR)的无线激励2.45 GHz微波微等离子体阵列源进行研究。仿真结果表明,SRR的长度、宽度和缝隙宽度、辐射天线与阵列源的距离、偏移距离和谐振环开口方向等参数对微波微等离子体阵列源的S参数、电磁场分布等有较大影响。

一种基于开口谐振环的高增益宽带双极化天线设计

该文设计并制作了一种基于超材料的高增益宽带双极化天线,该天线由两个正交放置的印刷振子单元、馈电巴伦及金属接地板构成。为了进一步展宽带宽、提高增益,在天线上了加载开口谐振环、互补开口谐振环等超材料结构。测试结果表明,该天线回波损耗小于-10 d B的带宽约为69%(0.98~2.01 GHz),在相同的频带内隔离度大于20 d B。由于开口谐振环的引向作用,天线的辐射特性得到改善,增益最大提高了4.1 d B左右。和已有设计相比,该天线的总体高度减小了约12%。其可以当作独立天线使用,也可用作反射面天线的双极化馈源。

互补开口谐振环宽带带通滤波器的仿真设计

基于互补开口谐振环结构谐振特性,采用级联结构扩展带宽,设计了一种结构小的宽带带通滤波器,并通过HFSS软件仿真滤波器的谐振特性。仿真结果显示,滤波器具有较好的通带性能,其带外抑制度也比较高。

基于互补开口环谐振器的超宽带低通滤波器

为有效抑制寄生通带和高次谐波的影响,采用互补开口环谐振器结构设计了三种紧凑的新型超宽带低通滤波器。研究了互补开口环谐振器级联的阻带特性,并用来改善滤波器的通带、阻带性能。通过对比第一种滤波器的仿真结果,表明加载互补开口环谐振器的低通滤波器具有更好的裙边衰减和更优的阻带特性。在此基础上,还设计了另外两种新型的超宽带低通滤波器,并对三种滤波器进行了加工和测量,实测结果与仿真结果均较吻合。相关结果表明,三种滤波器具有紧凑的结构、超宽的通带,并在较宽阻带内具有良好的衰减性能。

一种新型极化可重构微带天线

利用互补开口谐振环(CSRR)结构提出了一种新型极化可重构微带天线。将CSRR和一个PIN二极管开关加载在天线的地板上,通过控制二极管开关的状态,可以实现左旋圆极化和线极化之间的切换,无需额外的偏置电路。利用仿真软件分析了CSRR的尺寸和位置对天线圆极化特性的影响。所设计的天线工作在5.8GHz频段范围,测试结果与仿真结果吻合较好。实验结果表明,在圆极化状态下,中心频率5.77GHz,-10dB阻抗带宽约360MHz,最小轴比为1.5dB,3dB轴比带宽为80MHz;线极化状态下,中心频率5.72GHz,-10dB阻抗带宽约200MHz。天线增益均为6dB左右,具有良好的方向性,可用于现代无线通信系统中。

基于准分形CSRR结构的低RCS微带天线

基于Koch曲线设计出一种准分形互补开口谐振环结构。研究表明该结构具有小型化、高电磁损耗及谐振频点灵活可控的特点。将该结构加载到普通微带天线接地板上,在保证天线辐射性能的同时实现了天线带外雷达散射截面积的有效缩减。仿真和测试结果表明,新型微带天线前向增益仅损失0.22 dB,在QF-CSRR结构谐振频点,RCS最大减缩达到26.2 dB。

一种新型复合左右手结构四频微带天线

在传统互补开环谐振(CSSRR)结构上添加T型枝节,形成一种新型复合左右手传输线(CRLH TL)。采用理论分析、电磁仿真和电路仿真研究其电磁特性,给出了单元结构的等效电路,计算了色散曲线,证明该结构是一种具有双频特性的CRLH结构。利用该结构设计、制作并测试了一种C波段四频微带天线,测试结果表明该天线具有较宽的阻抗带宽和很好的辐射特性。

一种带宽展宽的圆极化微带天线的设计

为了改善微带天线的带宽性能,提出了一种新颖的展宽圆极化微带天线带宽的设计方法.该方法使用同轴中心馈电方式并加载微带匹配段实现阻抗匹配,贴片四周加载四个连续旋转放置的开口谐振环,并在地板中心嵌入一个缺陷地结构,实现了微带天线阻抗带宽和轴比带宽的展宽.实验结果表明,阻抗带宽和轴比带宽分别提高了68.2%和56.6%.

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。

基于开口双谐振环的无线激励微波微等离子体阵列源的研究

本文根据无线传输理论和超材料的谐振吸波特性,利用HFSS仿真软件,对基于圆形开口双谐振环(DSRR)的无线激励2.45 GHz微波微等离子体阵列源进行研究。仿真结果表明,DSRR的内、外环半径、内外环间距、无线激励源与接收谐振环阵列的间距等参数对微波微等离子体阵列源的S参数和电磁场分布有着较大影响。本文对无线激励产生微波微等离子体阵列的进一步研究提供参考。