基于缺陷地和开口谐振环的三频段小型化天线

提出了一种新型三频段工作的小型微带贴片天线,天线采用不对称结构,在接地板上引入缺陷地结构(DGS)改变了天线表面电流分布,改善工作频率,衍生在无线局域网(WLAN)(2.4 GHz)处的频带。加载开口谐振环(SRR)金属环结构在独立控制WLAN(5.8 GHz)的频带的同时,减小了12%的天线体积。天线结构紧凑,整体尺寸为12.5 mm×28.5 mm×1.5 mm。结果表明,天线覆盖3个独立的阻抗带宽,分别为800 MHz(1.96~2.76 GHz),200 MHz(5.65~5.85 GHz)和1 460 MHz(7.64~9.1 GHz),在频段内的回波损耗均小于-10 dB,具有良好的方向性和增益,支持WLAN(5.8/2.4 GHz)频段和国际电信联盟(ITU)(8.0~8.7 GHz)频段的应用。

一种新颖的开口环地面缺陷结构低通滤波器

提出了一种新颖的具有陡峭边带和宽阻带的小型化低通滤波器。通过把开口谐振环地面缺陷结构(Split-Ring Resonator Defected Ground Structure,SRRDGS)与阶梯阻抗梳状谐振器结合,提高了滤波器的选择特性,同时获得了宽阻带。对所提出的结构作了加工并进行了实物测量,测试结果表明:滤波器选择特性大于160dB/GHz,在2.98GHz到8.2GHz范围内抑制度大于20dB,而占用面积仅为20×25mm2。

一种开口环缺陷地面结构复合左右手传输线

提出了一种开口谐振环缺陷地面结构复合左右手传输线,采用曲线拟合技术提取出单元等效电路值,推导出该单元模型的传输零点位置、色散特性、折射率特性以及级联传输特性.理论和实验结果均表明,该结构呈现出复合左右手特性.这种新型复合左右手传输线具有带外传输零点,结构简单紧凑且不引入对地过孔,适合在微波集成电路中推广应用.

矩形开口谐振环腔间耦合特性研究

对矩形微带开口谐振环以及矩形地面缺陷开口谐振环的腔间耦合特性进行了深入研究.通过分析耦合谐振的电路模型,得到了耦合系数的计算公式;对矩形微带环、矩形地面缺陷环不同位置下的耦合特性分别进行了分析,系统总结了矩形谐振环之间不同位置形式下的耦合强度;根据不同腔间耦合形式设计了两个带通滤波器,验证了文中的研究.

波导中开口谐振环的实验研究

金属开口谐振环(split ring resonators,SRRs)是组成负磁导率结构材料的基本结构单元。本文利用波导法系统地研究了六边形SRRs的微波透射、吸收以及传输相位随频率的变化特性。实验结果表明:单个SRRs的谐振频率随内外环间距的增加而减小,且传输相位在谐振频率处发生跃变;两个SRRs间的相互作用随其间距的变化而变化,即谐振频率随间距的增加而增加,且在谐振频率处吸收出现最大值;多个以一定间距排列的SRRs列的电磁谐振行为可由环的开口大小调控,且谐振频率随开口间距的增加而增加。SRRs电磁谐振行为的研究对于左手材料的制备具有一定的指导意义。

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.

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CSRR-DGS结构的宽阻带低通滤波器设计

基于互补型开口谐振环结构,圆形CSRR结构实现负磁导率,利用其谐振特性,通过级联的形式设计了一款微带滤波器。在此滤波器基础上设计了新型伞状（DGS）结构及传统哑铃型DGS结构,提高了寄生通带的抑制,结构更加紧凑,具有超宽阻带的特点。利用三维电磁仿真软件HFSS对这种结构进行仿真分析,结果表明低通滤波器3dB截止点为2.001GHz,插入损耗0.89dB,在3.6GHz处的阻带抑制达到72.7dB,带外抑制一直到16GHz均大于30dB,从而实现了设计DGS结构改善滤波器寄生通带抑制。

一种新型SRR缺陷地面结构低通滤波器

该文提出一种新型开口谐振环(Split-Ring Resonator,SRR)缺陷地面结构(Defected Ground Structure,DGS)。这种结构与传统哑铃形DGS结构相比,具有陡峭的带隙和平坦的低通特性。文中详细分析了开口谐振环DGS单元的等效电路以及结构参数与电参数之间的关系。在此基础上提出一种加载开路枝节的SRR DGS单元模型以提高带外抑制,采用这种单元的级联周期结构设计并制作了一种紧凑的S波段低通滤波器。测试结果表明,该滤波器带内插损小于0.5dB,带外抑制度在30 dB以上。

基于缺陷地结构的小型化双频带带通滤波器

提出了一种新型的基于缺陷地结构的双频带带通微带滤波器.缺陷地结构采用双模开口谐振环形式,并使用不同组合方式的双模开口谐振环产生两个通带.滤波器的两个工作中心频率分别为3.5GHz和5.8GHz,其中第一个频带涵盖了所有全球微波互联接入的应用频段,第二个频带可以应用于雷达设备.为了进一步证实这款滤波器的性能,基于Roggers RT5880板材制作了滤波器实物,整体滤波器的大小仅为20mm×20mm,测量数据和仿真结果吻合较好,并且有两个传输零点,可以满足工程上的需要.

基于同步参数提取的缺陷环双通带滤波器设计

采用同步参数提取法设计了一款嵌套式缺陷开口环双通带滤波器。首先根据设计指标得到两个单通道的耦合系数与外部Q值,然后以嵌套式缺陷开口双环为基本谐振单元,E型枝节作为公共外部馈线,采用同步参数提取技术分别提取出双环的谐振频率、耦合系数和外部Q值,最后实例设计了2.65GHz/4.65GHz紧凑型双通带滤波器,中心插损小于1.5dB,回波损耗大于20dB。

小型高带外抑制SRR-DGS滤波器设计

提出了一种具有高带外抑制性能的小型SRR-DGS(Split-Ring Resonator-Defect Ground Structure)滤波器。该滤波器采用阶梯阻抗折叠型开口环谐振器,具有结构紧凑的特点;利用缺陷地结构在滤波器的带外增加了一个可调谐的传输零点,进一步提高了滤波器的高频带外抑制能力。基于以上思路,设计了一款尺寸为42 mm×20 mm的微带带通滤波器,该滤波器的通带中心频率为2.45 GHz,插入损耗小于1.50 dB,通带内回波损耗大于10 dB,传输零点的频率分别为2.58 GHz与3.08 GHz,使滤波器的-20 dB带外噪声抑制达到中心频率的1.5倍以上,经实物加工测试证明,实际结果与仿真结果基本一致。

基于SRR-DGS新型高选择性带通滤波器的设计

通过在阶梯阻抗谐振器（Stepped Impedance Resonators,SIR）上加载开口谐振环缺陷地结构（SplitRing Resonator Defected Ground Structure,SRR-DGS）,设计了一款具有高选择性和较好带外抑制性能的带通滤波器。测试结果表明,该滤波器的3 d B工作频带为2.56~2.77 GHz（7.9%）,带内最大插入损耗为0.8 d B。此外,在通带两侧各有两个传输零点,分别位于2.17 GHz、2.48 GHz、2.86 GHz和3.81 GHz,带外抑制均大于30 d B,表明该滤波器具有较好的带外抑制特性。同时,仿真与测试结果吻合较好,验证了该滤波器设计方法的有效性。

紧聚焦角向矢量光激发下硅环-开口金环纳米天线的单向散射

采用时域有限差分法,数值研究了紧聚焦角向矢量光激发下硅环-开口金环纳米天线的远场散射特性.结果表明:紧聚焦的角向矢量光可在硅纳米环和开口金纳米环中分别激发出不同峰宽的磁偶极模式;由于模式间的杂化效应,两种磁偶极模式会耦合形成硅环-开口金环纳米结构的反键和成键模式;在峰谷1064 nm波长处,反键和成键模式间的相消干涉在面内形成了单向远场散射.进一步,详细研究了几何参数对单向散射的影响,并且借助该纳米天线的单向散射特性,实现了偶极光源的定向发射.研究结果提供了一种纳米光子结构远场散射的灵活调控手段,并有望为纳米光源、光学传感器等的设计和研发提供有益的参考.

基于CSRR-DGS的高选择性宽带滤波天线设计

设计了一款基于互补开口谐振环缺陷地结构(CSRR-DGS)的宽带端射滤波天线。非平衡微带巴伦馈线的高通特性使得天线较低频边缘具有良好的频率选择性。为了提高带内上频带边缘的频率选择性,将CSRR-DGS单元加载到准Yagi天线的反射型金属地中,在辐射增益曲线的上频带边缘引入辐射零点。滤波天线的相对带宽(S11<-10 dB)达到26.5%,在天线工作频率范围内,天线增益非常稳定,在3.7~4.7 GHz内增益起伏小于1 dBi,最大增益为4.6 dBi。与传统通过带通滤波器和天线的综合设计方法相比,具有较小的尺寸和更好的频率选择性。

平面左手结构在微波器件及天线设计中的应用

自从2001年首次实现人工左手媒质以来,人们一直致力于制作大带宽、低损耗、易集成且具有左手特性的微波器件与天线.本文着重介绍两种基本的左手结构在平面微波电路中的应用,其一是左右手复合结构,其二为互补开口谐振环结构.近年来,这两种结构在微波器件及天线设计中得到广泛研究与应用.本文总结了国内外在这两个方面的研究进展,并结合我们在这方面所取得的成果,对平面左手电路的原理和应用进行了详细分析和说明.

频率可调太赫兹微结构光电导天线

太赫兹波低频段辐射计在地球大气和分子探测中的需求不断增加。在微波电开口谐振环等效电路模型及其谐振特性仿真设计的基础上,将微波谐振结构和传统带状线偶极子光电导天线结合,提出了新型微结构光电导天线,具有频率调节灵敏度高、谐振特性明显的优点。加工了不同尺寸的新型光电导天线和常规的带状线偶极子光电导天线实物,并进行了实验对比研究。两种类型的太赫兹辐射频谱明显不同,新型光电导天线由于微结构电开口谐振环的双频谐振特性出现了两个谐振峰,3 d B相对带宽约为50%,得到了窄带特性;而传统光电导天线只有单峰,3 d B相对带宽为93.07%,显然为宽谱特性。对于新型光电导天线的仿真和实测吻合较好,调节微结构天线的谐振环臂长可以获得较大的峰值频率移动相对值,从而也验证了理论模型、谐振单元仿真结果的有效性。

倾斜波束圆极化天线的CSRR-FS结构设计研究

为了拓展倾斜波束圆极化天线(Circularly Polarized Antenna with Tilted Beam,CPA-TB)的带宽,在分析了该天线结构及其特征的基础上,提出了一种花纹式螺旋臂(Flower-Spiral,FS)协同互补开口谐振环(complementary split ring resontor,CSRR)的CSRR-FS结构.该结构通过FS增加了天线表面电流路径,实现了天线驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)的拓展;利用CSRR改变了低频点反射板的电流分布,实现反射板小型化的同时,减小了天线的交叉极化分量,增强了天线的辐射性能,拓展了天线的轴比带宽.仿真和实测结果表明:与普通的平面反射板相比,在保证圆极化、波束倾角30°的条件下,基于CSRR-FS结构的CPA-TB相对带宽为24%(5.5-7GHz),天线工作带宽拓展了1.8倍.CSRR-FS结构的提出为CPA-TB带宽的拓展提供了新的途径.

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。

具有CSRR缺陷地RFID天线小型化设计研究

设计出一款可应用于射频识别(RFID)系统的5.8GHz传统微带矩形贴片天线。天线的辐射贴片尺寸为15.5mm×11.5mm,-10dB的阻抗带宽为80 MHz,最小回波损耗为-36.138dB。在传统微带天线的基础上,设计出一款采用互补开口谐振环(CSRR)缺陷地结构进行改进的小型化天线,天线的辐射贴片尺寸为10mm×7.5mm,-10dB阻抗带宽为62 MHz,最小回波损耗为-23.574dB。相比传统微带天线,改进后的天线的辐射贴片尺寸减小了57.9%,小型化的效果明显且带宽特性和增益特性都能符合RFID系统的一般要求。