探地雷达介质谐振天线的原理研究

为了增加探地雷达的探测深度,提高探地雷达增益,本文从物理学中周期性力作用下的阻尼振动的角度出发,推导周期信号作用下电磁波在介质谐振天线中的谐振过程,阐述了天线的基本工作原理,并对其谐振放大作用进行了仿真.研究发现,在周期信号作用下,天线谐振腔内的信号通过谐振形成驻波实现能量增强,证明了以时间换取能量是可行的.这种谐振放大作用使天线具有更高的辐射功率,对解决探地雷达的探深问题具有重要意义.

气凝胶加载耐高温超宽带复合介质谐振天线

本文介绍了一种应用于高超声速飞行器的气凝胶加载超宽带耐高温复合介质谐振天线。天线基板正上方从下到上依次是介质谐振天线1、介质谐振天线2以及介质透镜,介质透镜与介质谐振天线2之间通过圆介质杆连接,它们都嵌入在气凝胶中。采用微带缝隙耦合馈电结构来激励双层复合介质谐振天线中工作频率相近的工作模式并成功合并,最终天线工作在4.8 GHz~10.4 GHz,相对带宽达到了73.7%。天线采用耐高温介质材料并在结构外加载了耐高温气凝胶,实现了天线与隔热材料的一体化设计,使得天线剖面高度仅为0.76λ0。介质透镜不仅解决了天线方向图主瓣开裂问题,还能有效提升天线增益,增益最大提升1.7 dB,天线在工作频带内最大增益可达9.2 dBi。通过研究分析气凝胶加载情况下天线整体的热传导过程,对天线结构和馈电位置进行了优化调整,进一步提升了天线可工作时长。最终仿真结果表明,天线能在1000℃的高温环境中持续正常工作1280 s,其隔热时间相较于同样大小的气凝胶提升了16%。

介质谐振天线的发展

介绍了介质谐振器及其特点,并详细地分析了当前已有的各种介质谐振天线和新型介质谐振天线。

一种采用同轴探针馈电的半球形介质谐振天线

介质谐振天线具有一些突出的优点,如:体积小、效率高、带宽很宽等。本文仿真设计了一种采用同轴馈电的半球形介质谐振天线,并研究了其探针长度、馈电点位置和介电常数对天线性能的影响。

一种新型介质谐振天线设计

采用双层磁电复合材料为基板,制作了一款小型（38 mm×38 mm）宽带介质谐振天线。为减小尺寸并提高带宽,天线采用了共面波导馈电及倒L形金属片加载。通过理论分析,给出了天线的等效电路,并对其进行了仿真分析。结果表明：在回波损耗S11〈–10 dB时,该天线的工作频段为4.93~6.75 GHz,实现了宽频带的设计目的。

圆极化倾斜波束介质谐振天线设计

基于非对称结构设计思想,以表面倾斜的高介电常数介质谐振器为辐射单元,采用改进的正交不等长缝隙结构耦合馈电,设计制作了一种圆极化倾斜波束介质谐振天线。通过对介质谐振器表面倾斜角度和馈电缝隙的参数优化,扩展了天线的频带宽度,实现了宽频带圆极化倾斜波束辐射。仿真结果表明:天线在同时满足S11<-10 d B、3 d B轴比和30°波束倾斜条件下的带宽为18.2%。同时,由于采用高介电常数介质谐振器,天线剖面高度降低到0.165λ。实测结果和仿真结果吻合较好,验证了该设计的有效性。

可调介质谐振天线的研究进展

可调介质谐振天线是无线通信领域的研究热点,本文对近年来可调介质谐振天线的研究热点和研究现状进行了介绍,并对可调介质谐振天线已有的研究方法进行了总结和分析,概述了加载寄生导电片、加载寄生槽(缝隙)、采用液体介质、增加空气带隙、使用特殊介质材料、使用开关(转换)器件这几种可调技术,最后分析了各种可调技术的优缺点。

一种新型缝隙耦合宽带圆极化介质谐振天线

设计了一种宽带圆极化介质谐振器天线,天线可应用于全球卫星导航定位系统(GPS)和无线宽带通信系统中。构建了一种鼠笼形的宽带一分四90°相移功分微带馈电网络,采用缝隙耦合对介质谐振器馈电。天线结构紧凑,其阻抗带宽从1.03GHz～1.82GHz,阻抗带宽为53.2%。低于3dB的轴比带宽从1.09GHz～1.83GHz。半功率波瓣宽度为70°,圆极化波瓣宽度(AR<3dB)超过100°,天线的工作频段覆盖了现有的卫星导航定位系统(SNS),适合做卫星导航定位接收机天线。

介质谐振天线枝节驱动型频率重构特性分析

为了满足认知无线电系统对于天线的动态需求,提出了一种介质谐振天线(dielectric resonator antenna,DRA)-10dB阻抗带宽重构方法。采用的天线由阶梯阻抗微带线激励,并与截断的地板相结合,以使矩形DRA具有带宽为7.85GHz的宽带状态用于频谱感知。在馈线高阻抗和低阻抗区域分别引入开路枝节和T形枝节,并通过p-i-n二极管开关控制,以获得相应频段的窄带特性用于通信。连接在地板上的枝节可使天线工作在陷波状态,用于滤除干扰。天线尺寸为25mm×25mm×5.637mm。为了验证设计的有效性,加工测试了一个可重构DRA原型,仿真和测试结果具有良好的一致性。

采用介质谐振天线的小型化卫星导航自适应阵列

首先分析了介质谐振天线单元的原理及其宽带、宽波束、小型化等优点,并给出了工程样机的实测结果。之后重点分析了采用介质谐振单元的卫星导航自适应阵列。仿真和实测结果表明,与同等面积的微带天线阵相比,该天线阵10°仰角增益提高2d B以上,增益不平度降低2d B;此外该天线阵有更好的阵间隔离度且在±80°波束范围内有更好的轴比。介质谐振天线及其自适应阵列的研制成功对导航天线及接收机的小型化发展有重要意义。

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。

基于阶梯阻抗谐振器的滤波介质谐振器天线

为设计一种适用于无线通信系统射频(RF)前端且具有良好带外抑制特性的滤波介质谐振器天线(DRA),提出了一种基于阶梯阻抗谐振器(SIR)的滤波DRA。通过将谐振器单元折叠并进行电耦合级联,实现带宽可调的紧凑型滤波器设计;采用零度馈电方式,提高滤波器带外抑制水平。最终,将其嵌入DRA微带馈线,完成具有准椭圆函数响应的滤波DRA设计。仿真与测试表明:天线中心频率为3.4 GHz,阻抗带宽为13.02%(3.15~3.59 GHz),增益为4.46 dBi,辐射零点分别位于2.91 GHz和4 GHz处。

枝节加载宽带圆极化介质谐振器天线设计

为满足无线通信系统对天线宽圆极化带宽的需求,提出了一款新型单馈宽频带圆极化矩形介质谐振器(Dielectric Resonator,DR)天线(Dielectric Resonator Antenna,DRA)。天线的主辐射体为一矩形介质谐振器,初始设计工作于主模,DR由微带线通过非对称交叉缝隙耦合馈电。为拓宽DRA的3 dB轴比带宽,利用枝节加载使其结构类似于十字交叉型,并在中央矩形DR两对角线上分别对称创建2个尺寸一致的矩形空腔从而获得更宽的3 dB轴比带宽。仿真结果表明,其-10 dB阻抗带宽达到49.6%(2.46 GHz,1.85~3.07 GHz),3 dB轴比带宽达到32.5%(2.56 GHz,2.14~2.97 GHz),最大左旋圆极化增益约为6.2 dBic。所设计天线适用于卫星通信、全球卫星定位等无线通信应用场景。

基于介质片加载实现MIMO介质谐振器天线解耦

提出了一种通过在介质谐振器(DR)上表面侧边加载介质片(DS)来实现1×2 MIMO介质谐振器天线(DRA)解耦的新方法。1×2 MIMO DRA采用双层介质基板结构以优化阻抗匹配特性和辐射特性,两DR的边到边间距为0,天线工作在毫米波频段。所加载的DS使得DR内的场重新分布并向DS加载区域以及DS内集中,从而减弱耦合到另一DR单元的场强以实现解耦效果。基于ANSYS HFSS的仿真结果表明天线的-10 dB阻抗匹配带宽为25.6%(22.75~29.43 GHz),带内最大实现了30 dB的隔离度的增强。

X波段高增益圆柱形介质谐振器天线的设计

基于新型(1-x)Zn_(2)SiO_(4)-xLi_(2)TiO_(3)微波介质陶瓷材料,设计了一种工作在X波段的圆柱形介质谐振器天线(DRA)。该天线采用微带-缝隙耦合方式进行馈电,通过增加矩形环状缝隙产生新谐振点的方法增加阻抗带宽,将微带线枝节改为T字形调节阻抗匹配。仿真结果显示,在工作频段10.34~11.18 GHz范围内,阻抗带宽为820 MHz,频带内驻波比(VSWR)小于2,带内平均增益大于8.62 dBi,最高增益可达10.73 dBi,天线方向性良好。天线的整体性能优异且结构简单,可应用在广播卫星、地球探测卫星、气象卫星等领域。

利用Fabry-Perot谐振腔和介质谐振天线实现约瑟夫森结阵列的自辐射

本文提出了一种利用Fabry-Perot谐振腔和介质谐振天线,同时集成偶极天线阵实现约瑟夫森结阵列自辐射的方法.在介质基片上制作集成偶极天线阵的双晶约瑟夫森结阵列,并将其嵌入到Fabry-Perot谐振腔内.将基片作为一介质谐振天线,使其与Fabry-Perot谐振腔谐振在同一频率下,从而通过高频电磁耦合机制实现结之间以及结与外部微波电路之间的耦合.文中分别进行了数值仿真和实验研究.对一个包含166个双晶约瑟夫森结的结阵列进行了液氮温度时的测试,在片外(off-chip)检测到了75.2GHz,10pW的辐射信号,与仿真结果吻合.该方法为基于约瑟夫森效应的太赫兹(THz)源提供了一种可能.

加载多层介质谐振器的宽带背腔缝隙天线设计

提出并设计了一种工作于X波段的新型宽带背腔缝隙天线,通过在缝隙外侧加载多层介质谐振器,有效扩展了天线带宽并显著提高了天线增益.设计的天线中心频率为10 GHz,-10 dB回波损耗带宽约为40％;带内增益5～9.5 dBi,比未加载多层介质谐振器的背腔缝隙天线提高2～3 dB.实测结果同设计结果基本吻合,有效验证了该设计的正确性.

超宽频单极子陶瓷介质谐振器天线设计与仿真

设计了一种尺寸小、频带宽、结构简单的单极子陶瓷介质谐振器天线，该天线经由在单极子周围加一个环形的介质谐振器而成。该设计主要通过在环形谐振器中使用高介电常数的陶瓷材料降低天线的尺寸，利用环形谐振器与单极子谐振频率之间的耦合展宽天线的频带。利用仿真软件HFSS为该天线建立模型并进行优化仿真，得到了最佳的天线设计参数，优化所得天线的频带宽度为2．5～19．0GHz，相对带宽达到了150％。

介质谐振器天线研究进展

综述了介质谐振器天线技术三十多年来的主要研究进展.归纳了宽带/超宽带、圆/双极化、高阶模/高增益、毫米波设计及介质谐振器天线阵等方面的技术进展,也介绍了介质谐振器天线的特点与分析方法等.