一种新型共面波导馈电Ku波段准八木贴片天线的设计

本文设计了一种中心频率为15 GHz、基于共面馈电结构的Ku波段准八木“贴片”天线,该天线结构相对简单、工作频段较宽并且具有较高的增益特性。该设计通过分析、添加并且优化寄生竖向“贴片”的方式实现特定频率范围内电感或电容的改变,从而达到提高天线带宽的目的。研究还表明:在两侧竖向“贴片”的两端添加横向“贴片”,通过调整横向“贴片”的方向,以及改变寄生贴片的参数,可以进一步地提高天线带宽。本设计提出的准八木“贴片”天线的工作频段比初始天线相对带宽提高了13.3%,工作频带内峰值增益达到8.3 dBi,平均增益达到7.5 dBi,工作频带内平均效率为75%。该新型天线可广泛应用于无线通信系统中,并可用作阵列元为设计相控阵、有源阵列以及毫米波成像阵列提供支持。

共面波导馈电蝶形开口振子缝隙天线

讨论了共面波导(CPW)馈电蝶形开口振子缝隙天线。在缝隙振子天线两端加入蝶形开口结构,形成振子蝶形组合结构天线。使用有限元仿真软件(Ansoft HFSS)分析了设计的天线,结果表明组合结构天线具有振子天线与蝶形天线的优点:蝶形天线的宽带特性与振子天线的高增益特性,整个天线的性能得到提高。使用了两种馈电方式:感性耦合和容性耦合,感性耦合时组合天线的带宽特性较好,从振子天线5.9%提高到10.32%;容性耦合时增益特性较好,从振子天线的3.19dB提高至6.27dB。分析了衬底厚度对天线的影响,衬底厚度的增加使谐振频率降低,但对天线带宽的影响不大。

渐变共面波导馈电的新型超宽带印刷单极天线

以实现小型化超宽带印刷天线为主要目的,提出了两种超宽带印刷单极天线,分别为改进的椭圆盘单极天线和新型半椭圆盘单极天线。仿真和实验结果表明所设计天线具有期望的超宽带阻抗特性,且在工作频段内可实现较稳定的全向辐射。

一种共面波导馈电的圆极化天线的设计

RFID系统在当今社会应用广泛,天线在RFID系统中的作用尤其重要,圆极化天线的设计大大提高了系统的灵活性和可靠性。给出了一款通用频带的特高频RFID阅读器天线。该天线通过共面波导馈电,在介质层顶部的接地平面刻蚀方形槽,为了增加天线阻抗带宽,将共面波导馈线弯折设计;为了提升天线的圆极化性能,在槽内适当添加L型连接线。该天线实现了410 MHz的阻抗带宽和488 MHz的轴比带宽,天线尺寸为115 mm×115 mm×0.3 mm。

用于自由电子激光的S波段J型波导馈电加速管

随着波导式耦合行波加速管设计梯度的日益提高,为了防止加速管输入耦合器电场的横向动量在束流通过加速器耦合器时引起束流品质的下降,侧壁开有两个对称耦合孔的对称双馈圆柱腔获得了广泛的应用。研制的S波段J型波导馈电加速管即为双馈圆柱腔中的一种,研制样管在老练平台上老练时的最高加速梯度达到30 MV/m。然而因为四极场的存在,开有两个耦合孔的圆柱耦合腔内,仍然会引起轴向电场的幅度和相位在横向的梯度,从而使束流发射度变差。在理论上对J型波导馈电的跑道式耦合腔进行了研究,通过与圆柱腔进行比对模拟计算,证明跑道式耦合器可以很好地改善轴向电场在横向平面内非近轴区域沿圆周的场强一致性,从而减小四极场的影响。重要的是,J型波导馈电跑道式耦合腔的机械加工、测试比圆柱腔更加容易实现,是未来双馈加速器发展的一个理想方向。

多频共面波导馈电平面开式套筒天线研究

提出了一种同时支持诸多频带工作的共面波导馈电平面开式套筒天线。共面波导中心金属导带以及接地板均采用渐变的形状,天线采用开式套筒结构,并加入了一个倒L型寄生贴片,以最大程度地展宽天线带宽。与以往所提出的共面波导馈电天线相比,此天线具有尺寸小,覆盖更宽的频带,可同时支持个人通信系统(PCS),宽带码分多址系统(WCDMA),通用移动通信系统(UMTS),无线宽带接入系统(WiBro),无线局域网通信系统(WLAN),全球微波接入互操作性系统(WiMAX)工作。有效实现了天线小型化和宽带、多频化。天线在水平面的辐射方向图呈现良好的全向性,实测结果和仿真结果吻合良好,有效地证明了该天线具有良好的辐射特性及实用性。

FDTD计算共面波导馈电双频天线

基于共面波导传输结构的诸多优越特性,如低剖面、重量轻和低成本等,共面波导结构成为一个研究的重点。首先,给出一个共面波导馈电的双频天线结构,并分析了其工作原理,得出了工作频率与几何尺寸的定性关系;接着,介绍了时域有限差分法对共面波导馈电双频天线进行仿真计算时的一些关键技术,如激励源的设置,完全匹配层的设置和近远场外推技术,特别是激励源的设置,引入了模式匹配的激励设置方法,与传统激励源的设置相比,减少了计算时间与内存的需要;最后,给出了天线特性的计算结果与实测结果,具有较好的一致性,满足了双频天线工作的基本要求;同时,电场分布证明了双频工作的机理,对此种天线设计参数选取有一定指导意义。

一种基于共面波导馈电的宽带多极化可重构天线

为了应对日益复杂的通信环境,提高通信系统容量和通信质量,文中提出了一款基于共面波导馈电的宽带多极化可重构天线。该天线采用共面微带线设计,在参考地上开缝并置入4个PIN二极管,通过控制PIN二极管开关的开/关状态,天线表面电流分布被重构,从而改变天线在辐射远场的辐射状态;辅以优化的阻抗匹配和简单的寄生单元,进而实现宽带多极化可重构天线设计,包括线极化、左旋圆极化和右旋圆极化。实测结果显示,天线在3个极化模式下的重叠阻抗带宽(天线回波损耗丨S-11丨<-10 dB)达到48.5%,覆盖频率范围为2.42~3.97 GHz;圆极化模式下的重叠轴比带宽(轴比<3 dB)为48.2%,覆盖频率范围为2.33~3.81 GHz。天线实测结果与仿真结果有着较好的一致性,具有宽带、多极化模式的优势,可满足移动通信和卫星通信中多极化应用场景的需要。

一种新颖的波导馈电短背射天线的设计

对短背射天线的次反射器进行了圆锥化的改进,使得天线增益提高约0.2～0.3dB,且旁瓣特性也随之有很大的改善.并对影响天线的各个结构参量进行了分析,得出一种性能良好的天线结构.短背射天线具有高增益,低副瓣等良好参量特性,为了适应高功率、高频率的实际需求,本文利用了标准波导进行馈电,最后对所设计的天线进行了实验测量.

一种共面波导馈电的三阻带超宽带天线设计与研究

设计了一种共面波导馈电的超宽带天线(UWB),该天线的辐射体和地板分别由具有渐变结构的类圆辐射贴片和梯形组成,具有良好的宽带阻抗匹配特性。通过在贴片的不同位置上嵌入3种不同形状的缝隙,实现了天线的3陷波特性。并利用HFSS 12软件对所设计的天线进行仿真测试,仿真计算和实测结果表明,该天线在WiMax(3.3～3.7G)、Wlan(5.15～5.825GHz)以及ITU(8.025～8.4GHz)3个频段内具有良好的陷波特性,并且该天线在其它通带频段具有良好的辐射特性和稳定的增益。天线的尺寸仅有25mm×29mm×1mm,利于与微波器件的集成。

基于共面波导馈电的三频单极子天线

本文提出了一种新型的三频单极子天线,该天线用共面波导(CPW)馈电,由两个不同长度和结构的单极子构成,长单极子结构实现谐振频率1.57GHz和3.5GHz,短单极子结构实现谐振频率2.4GHz.同时,通过在左侧接地面上增加一个正方形贴片,改善了三个频段内的峰值增益.所实现的天线尺寸为59mm×40.55mm×1.6 mm,在三个工作频率上的带宽分别为254 MHz(1.518 GHz^1.772 GHz)、461 MHz(2.289GHz^2.75 GHz)和226 MHz(3.514 GHz^3.714 GHz),覆盖了GPS、无线局域网(WLAN)和无线接入系统等频段,增益分别为2.15dBi,3.12dBi和3.86dBi.

用于生物医疗的共面波导馈电双频植入式天线

设计了一款用于生物医疗的微小紧凑型共面波导馈电双频植入式天线。该天线工作于工业、科学和医疗(Industrial Scientific Medical, ISM)低频段(433~434.8 MHz)及无线医疗遥测服务(Wireless Medical Telemetry Service, WMTS)频段(1.395~1.40 GHz),尺寸仅为10 mm×10 mm×1.27 mm。天线采用共面波导馈电结构,易于和其它结构集成,采用高介电常数介质基板和折合蜿蜒类偶极子结构使天线尺寸得以有效缩小。在满足SAR(Specific Absorption Rate,比吸收率)值标准的前提下,采用U形接地板,以获得较高的增益,在两个频段内谐振频率处的最高增益分别为-32.23 dBi和-20.63 dBi,提升了天线性能。最后,基于仿真结果制作天线实物并进行了测试,实测数据与仿真结果吻合较好。研究成果可为植入式天线研制与应用提供重要参考。

环形地共面波导馈电的超宽带天线设计

设计了一个新型的超宽带天线。天线由一个圆环内部带两个三角的的结构作为地面,环形地内部是一个矩形的贴片的辐射器。天线采用共面波导馈电。在设计过程中使用时域有限差分方法对天线尺寸进行仿真和优化,测试结果显示在3.0-11GHz的范围内天线的反射损耗小于-10dB。

小型双陷波共面波导馈电超宽带天线仿真分析

提出了一种结构简单具有双陷波特性的多用途共面波导馈电超宽带天线。在天线中嵌入了一种缝隙获得了双陷波特性。通过数值仿真对天线的阻抗特性、方向图和增益进行了研究。结果显示该天线在2.9-12GHz的频段内驻波比小于2.2,其中的3.55-3.67GHz及5.58-6.00GHz的范围内具有陷波特性。

应用于超宽带的小尺寸宽带共面波导馈电分形天线

超宽带技术需要小尺寸、宽带宽和良好全向辐射图的天线,因此提出了一种紧凑型非对称共面波导馈电阶梯状超宽带分形天线。利用H形辐射体、改进馈线结构、非对称馈电和开槽接地板技术实现了4.56 GHz^13.10 GHz的阻抗带宽。在工作频带内所有频率点的H平面上实现了全向辐射方向图。E面方向图在较低频率时是双向的并在较高频率时转变为定向的。此外,针对3种不同的基底材料对所设计天线结构进行了分析。实验结果验证了所设计天线结构的适用性。与其他天线相比,该天线结构的平均增益为2.84dB,尺寸较小且带宽更高。

共面波导馈电的WLAN和WiMAX小型化三频段天线设计

本文给出了一款小型化多频段平面印刷单极子天线的设计和分析过程。该天线由一个矩形主辐射贴片和两个附属辐射枝节组成。主辐射贴片和两个附属枝节分别产生三个通带覆盖2.4/5.2/5.8GHz的WLAN工作频段和2.5/3.5/5.5GHz的WiMAX工作频段。天线的仿真结果表明,在WLAN频段以及WiMAX频段天线具有良好的阻抗带宽和辐射效率,天线的总尺寸为20mm×30mm×1.6 mm,结构紧凑,易于制作,适用于WLAN和WiMAX系统。

共面波导馈电矩形开口振子缝隙天线

为了展宽平面缝隙天线的带宽，设计一种X波段共面波导馈电的矩形宽缝隙振子天线，该天线是在缝隙振子天线的两端开矩形开口，与振子天线形成组合结构。使用高频仿真软件对设计的天线进行仿真分析，结果表明组合结构的天线性能比单一的振子缝隙天线或宽缝天线有大幅度的改善和提高。分析了天线主要参数对天线回波损耗的影响，并在带宽最优的条件下给出一组参数值，此时天线的-10dB带宽为41．14％（7．24～10．99GHz），增益为7．5dB，在所计算的带宽频率内有较稳定的方向图和良好的交叉极化特性。

共面波导馈电的双频天线设计

设计了一种用共面波导馈电的双频天线，由切角的矩形和等腰梯形结构组合而成，使天线工作在2．32～2．57GH：和5．2～5．8GHz频段。仿真和实测结果表明：采用共面波导馈电使天线辐射的远场方向图有更好的对称性，这种天线工作频段内S11参数小于-10dB，电压驻波比小于1．5，相对工作带宽达到52％，可应用于无线局域网通信中。

波导馈电的圆极化天线阵在卫星通信中的应用

近年来,卫星通信被越来越多的应用于各类领域,作为卫星通信系统中的一个重要组成部分,对于天线性能的要求也越来越高。由于电磁干扰的影响,线极化天线经常会产生极化方向偏转,或因雨滴干扰等因素而出现误码,因此在卫星通信系统中一般采用圆极化天线。提出了一种由波导馈电的ku波段圆极化微带天线阵。微带天线因具有低剖面、较小的体积、和较轻的重量等优点而经常被用作辐射单元;与微带馈电网络相比,波导馈电网络具有更低的传输损耗。本文将波导馈电网络与圆极化微带天线结合,并提出在波导上开槽的方法,引导信号从波导传输到微带线,从而激励四个微带天线形成圆极化辐射。仿真结果表明,所设计的天线具有良好的性能。

并行矢量有限元法分析新型波导侧面馈电天线

采用并行矢量有限元区域分解法对一种新型波导侧面馈电天线进行有效的分析。计算中采用矢量棱边元消除传统节点有限元存在的伪解问题。当所分析的天线规模较大时,在普通单台计算机上采用传统有限元方法分析会面临着内存不足和效率不高的问题,引入一种非重叠型矢量有限元区域分解法有效地克服了这一问题。该方法将原始大型求解区域划分成一系列小的子区域单独求解,具有很高的可并行性,从而大大缓解了内存需求,提高了计算效率。通过对一种新型波导侧面馈电天线的分析,验证了这种方法的精确性和有效性。