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。

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%。

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.

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。

基于双层金属开口环谐振器结构的U波段左手材料

基于左手介质的传输线理论,经过估算尺寸后设计出相应的结构并仿真得到散射参量,然后利用Smith的参量提取方法提取有效介电常量、有效磁导率和折射率,对一种双层金属开口环谐振器结构的U波段左手材料的传输特性和电磁参量特性进行分析.数值仿真结果表明,该结构在48.8～59.9GHz频带内有效介电常量和有效磁导率均为负值,同时在该频率范围内具有负折射特性,从而证实了该结构在U波段的左手特性,对左手介质在更高波段的研究具有一定的参考意义.

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。

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。

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。

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。

基于CSRR-HMSIW和CSRR-DGS谐振器的双带滤波器研究

为满足滤波器在双频带通信系统中的发展要求,提出了一种基于互补开口谐振环半模基片集成波导(CSRRHMSIW)加载互补开口谐振环缺陷接地(CSRR-DGS)的新型双带滤波器.根据CSRR-HMSIW和CSRR-DGS的传输特性,提出了一种CSRR-HMSIW和CSRR-DGS并联的双谐振结构,实现了一个双通带滤波器.利用精确设计CSRR-HMSIW的结构参数,确定其谐振频点和传输零点,实现以该谐振频点为中心的第一个通带;精确设计CSRR-DGS外边长和对应的开路支线长度、宽度,确定开路支线和CSRR-DGS彼此间的耦合产生谐振频点,实现以该谐振频点为中心的第二个通带,同时该结构引入一个传输零点,进一步加强第二通带高频段的带外抑制特性.设计和制作了一款工作于2.5GHz和5.4GHz的双带滤波器,测试两通带插入损耗小于2.4dB、两通带间的隔离高达55dB和带外抑制达到45dB,测试与模拟仿真结果吻合良好.

开口圆环单元带通频率选择表面的仿真与测试

通过对常规圆环孔单元加载金属贴片得到改进的开口圆环单元。分析结果表明:TE模入射时,与封闭圆环频率选择表面(FSS)相比,圆环开口对传输特性几乎没有影响,谐振频率稳定在12 GHz,–3 d B带宽为8 GHz;然而TM模入射时,单开口圆环FSS结构使谐振频率降低到5.5 GHz,并在16.6 GHz出现二次谐振,而双开口圆环FSS结构使谐振移向更高的频率21.5 GHz。

基于CSRR-HMSIW和紧凑型短路CRLH-TL谐振器的双带滤波器研究

提出了一种基于半模基片集成波导加载互补开口谐振环(CSRR-HMSIW)和紧凑型短路复合左右手传输线(CRLH-TL)谐振器的新型双带滤波器设计方法.根据CSRR-HMSIW结构的传输特性和短路CRLH-TL结构的色散特性,找到一种CSRR-HMSIW和短路CRLH-TL结构间的结合方式.精确设计CSRR的边长,确定CSRR-HMSIW谐振器的谐振频点,在低频段实现以该谐振点为中心频点的第一个通带;精确设计短路复合左右手叉指长度,确定短路CRLH-TL结构的谐振频点,实现以该谐振频点为中心的第二个通带,同时利用两短路CRLH-TL间耦合进一步增强第二通带的传输特性和抑制特性.设计了两个通带的中心频率分别为2.25GHz和2.97GHz,实测插损小于1.9dB和带外抑制达到25dB以上,测试与模拟仿真结果基本一致.

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。

基于微波谐振结构的油料金属磨粒含量检测的传感器设计

为了利用介电常数法测油料的金属磨粒含量,提出了一种基于微波谐振结构的金属磨粒含量检测传感器。该传感器以环形微带线为谐振结构,采用交指耦合线馈电,同时,在传感器的金属接地板上加载互补开口谐振环以增强谐振特性。利用油液介电常数与金属磨粒含量之间的关系,以介电常数代替对应含量进行仿真,仿真结果显示,当待测油液的金属磨粒含量由0μg/g变化至170μg/g时,传感器的谐振频率向低频处发生偏移,其中圆柱形容器频偏为74 MHz;杯形容器为128 MHz;加载互补开口谐振环后,杯形容器频偏为298 MHz。最后拟合了油液金属磨粒含量与频率偏移之间的关系,建立了油料金属磨粒含量的检测模型,拟合优度为0.9932,拟合效果较好。

基于单个CSRR CRLH结构的双频带通滤波器

提出了一种基于单个互补开口谐振环(CSRR)的复合左右手(CRLH)结构双频带通滤波器,利用CSRR CRLH结构谐振特性,并通过延长、弯曲开路枝节线,引入新的传输零点同时缩小滤波器的尺寸,实现了滤波器双通带、高选择性和小型化.加工并测试了基于CSRR CRLH结构的双频带通滤波器的原型(尺寸为3 cm×3 cm),结果显示第一通带和第二通带的中心频率和插入损耗分别为1.9 GHz/1.7 dB和2.9 GHz/2.8 dB,在DC-1.05 GHz、2.20-2.50 GHz和3.45-4.00 GHz阻带范围内的带外抑制优于20 dB,实现了双频带通特性.

基于CSRR改进的双陷波超宽带天线

针对超宽带系统易受窄带信号干扰的问题,提出了一种基于互补金属开口谐振环(CSRR)改进的双陷波超宽带缝隙天线。在现有文献中,单个CSRR只能实现单陷波功能,要想增加陷波频段,只能通过增加CSRR个数的方法来实现,这就增加了设计的复杂性。通过天线辐射贴片上的表面电流分布图分析了CSRR内外环与两个陷波频段的对应关系。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,证明了该设计方法的正确性。

基于SIW-CSRR的固体物质介电常数测试件设计

为满足当前固体物质介电常数的检测需求,在基片集成波导(SIW)的基础上加载互补开口谐振环(CSRR),设计了一款固体物质介电常数测试件,讨论了利用测试件谐振频率的偏移检测固体物质介电常数的可行性。仿真与测试结果表明,当检测物质相对介电常数从1变化至10时,测试件谐振频点从7.56 GHz偏移至6.28 GHz,偏移量达1.28 GHz。利用谐振频点与测试样品介电常数的关系,测量了5种常见电路板材的相对介电常数,其相对误差均低于3%。

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。

基于CSRR的SIW和HMSIW小型化滤波器设计

为了实现滤波器的小型化,通过在基片集成波导(SIW)和半模基片集成波导(HMSIW)上表面加载互补开口谐振环(CSRR)可以降低原来的截止频率,并分析了CSRR参数变化与单元个数对传输性能的影响,从而设计了小型化的CSRR-SIW和CSRR-HMSIW滤波器。测量结果显示HMSIW滤波器的相对带宽是SIW滤波器的3倍以上,约为10.24%,而有效电路面积仅为SIW滤波器的一半,为31.8×11.3mm2。测量结果与仿真结果基本吻合,验证了滤波器设计的有效性,2种滤波器可以广泛应用于微波毫米波系统中。