超宽带小型化Vivaldi天线

为了增大天线带宽、消除超宽带天线的方向图畸变影响以及减小天线尺寸,设计了一款超宽带小型化天线。通过在天线辐射金属开槽,来减少天线的边缘电流,抑制边缘处表面波,使得能量集中在槽线附近,提高辐射效率,并实现方向图无畸变。通过在金属辐射表面加载电阻、在馈电微带线末尾加载开路腔和在槽线末尾加载短路腔,实现宽频带的阻抗匹配。两天线正交放置组成垂直水平双极化天线,适用场景更多。仿真结果表明,该天线在0.15~1.05 GHz(相对带宽为150%)内实现电压驻波比小于2,天线的尺寸为420 mm×320 mm,平面尺寸仅有0.14λ_(0)×0.106λ_(0)(λ_(0)为工作最大波长),实现了天线小型化。该天线在超宽带无线通信领域有应用前景。

二元超宽带高隔离度MIMO二阻带槽天线设计

超宽带(UWB)天线的研究具有重要的意义。本文设计了一种2端口的MIMO二阻带UWB槽天线。该天线由2个单元槽天线组成,通过栅格形隔离枝节连接两单元天线的地板,使天线具有高隔离度;并在天线辐射贴片上刻蚀2个C型槽,使天线产生2个阻带,这2个阻带可以避免无线局域网(WLAN)和X波段的窄带系统信号的干扰。该天线的实测工作带宽为2.8~10.3 GHz,阻带为5.3~6.3 GHz和7.5~8.8 GHz,实测隔离度在工作范围内均大于21 dB;天线的最高增益为6.9 dB。天线的尺寸为30 mm×56 mm×0.8 mm。该天线适用于UWB通信系统。

一种双极化平面超宽带天线阵列

介绍了一种工作频率为6~12 GHz的双极化平面天线阵列。该阵列由印刷在Rogers 5880介质基板上的紧密耦合偶极子组成。天线阵列采用同轴线进行不平衡馈电,避免使用外部巴伦,从而降低了剖面。通过设计合适的偶极子形状、调整宽角阻抗匹配层厚度以及加载一对短路孔等方法,成功拓宽了天线阵列的工作带宽。同时,在阵列单元的设计中避免了使用盲孔,优化了制造流程并降低了成本。最终制造加工了8×8的天线阵列并进行了测试。实验结果证明了该天线阵列具有良好的回波损耗和单元间隔离度。在微波暗室中测量了辐射方向图,证明了该天线阵列在45°范围内进行扫描时,增益下降不到0.4 dB,显示出了其良好的宽带扫描特性。

基于MOEA/D算法的三陷波超宽带天线设计

为实现超宽带通信中对WIMAX(3.3~3.7 GHz)、WLAN(5.150~5.825 GHz)和ITU(8.01~8.50 GHz)频段干扰的抑制,提出了一种基于MOEA/D算法优化设计的具有三陷波特性的超宽带天线。天线采用T形结构作为辐射贴片,通过改变贴片形状等方法实现在3~12 GHz的超宽带。在辐射贴片上刻蚀两个U形缝隙和在传输线两侧加载C形开口环,对天线进行陷波设计。利用MOEA/D算法对陷波结构的结构参数和加载位置进行优化,实现了在3.31~3.69 GHz、5.25~6.13 GHz和8.01~8.51 GHz频段的陷波效果,成功抑制了频段干扰。与传统扫频优化的设计方法相比,采用MOEA/D算法设计的天线在陷波频带内增益低至-19 dB,各陷波频带准确度误差均在3.6%以下,提高了天线的设计效率,具有一定的工程应用价值。

毫米波超宽带阵列天线设计

针对传统微带天线在5G毫米波频段的应用过程中无法做到对其频段进行全覆盖的问题,设计了一款应用于5G毫米波频段的超宽带矩形微带天线。该天线通过在传统辐射贴片上刻蚀非对称的矩形凹槽以增加贴片表面的电流流经路径从而拓展天线带宽。同时,为了提高天线增益也进行了1×2阵列天线设计,并在两天线单元之间的接地板上添加T型枝节以降低彼此之间的耦合。通过仿真软件得到设计的阵列天线低于-10 dB的阻抗带宽为19.95~42.45 GHz,相对带宽达到72.1%,在工作带宽内隔离度不大于-20 dB,最大增益为5.54 dBi。

基于半圆分形的柔性超宽带天线

以柔性材料聚酰亚胺(PI)作为介质基板材料,设计了一种柔性超宽带(UWB)半圆分形天线。天线辐射单元采用四阶半圆迭代嵌套分形结构,通过不同分形半圆调节电长度,增加天线的工作谐振点。通过在接地板开槽提高天线的阻抗匹配特性,实现UWB辐射。利用共面波导馈电方式提高天线的集成性。仿真与测试结果表明:所设计天线的阻抗带宽为2.98-10.61 GHz,带内全向增益达到5.58 dBi,天线最终尺寸为30 mm×24 mm,实现了小型化和可弯曲的特性,在共形于13 mm半径的圆柱后,天线仍能保持UWB辐射性能。

具有四陷波特性的小型化超宽带天线设计

为避免通信过程中所存在的窄带通信频段的干扰,提出一款具有小型化四陷波特性的超宽带(ultrawideband,UWB)天线。该天线的辐射贴片采用半圆与矩形构成的特殊图形,并进行切角,在接地板的改进中采用可以有效扩展该天线在高频带宽的阶梯型结构。为了达到小型化以及四陷波特性,在尺寸仅为19.5 mm×18 mm×1.6mm的天线的辐射贴片上进行陷波处理。仿真表明:此天线在4.1~4.5 GHz、4.9~5.85 GHz、7.15~7.75 GHz、以及7.96~8.55 GHz的频段回波损耗大于-10 dB,能够有效抑制数字微波通信频段波段、WLAN波段、X波段以及国际电信联盟波段对于信号传输的干扰,陷波后天线工作带宽达到3.5~10.6 GHz,可以广泛投入到UWB通信的应用,且陷波特性良好,四陷波特性也扩大了通信应用的领域,可以满足多种超宽带通信系统的应用。

3D打印技术在机载超宽带共形天线中的应用研究

为提高共形相控阵天线的设计制造效率,在平面紧耦合天线的基础上,设计了与飞机襟翼曲面共形的紧耦合超宽带相控阵天线。按照共形天线的安装要求,提出了混合3D打印技术,即采用熔融堆积成型技术及微滴喷射成型技术实现襟翼流线型曲面模型的打印,并完成了紧耦合天线辐射层的打印,验证了3D打印技术在共形天线上的应用。加上馈电结构后对单元电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)和方向图进行了测试,结果表明所设计的天线在0.4~2.0 GHz范围内,VSWR、单元方向图和阵列方向图符合设计技术指标,为后续共形天线设计和加工提供了技术基础。

不同领域下超宽带雷达探测呼吸心跳信号研究综述

超宽带(UWB)雷达由于具有结构简单、发射功率低、穿透能力强、分辨能力高、传输速度快等诸多优势,逐渐成为多探测场景广泛应用的生命信息探测技术及装备。要完成生命信息的有效探测,关键是利用雷达回波信息处理技术从UWB雷达回波中提取被测人员的呼吸心跳信号,这对不同场景实现生命信息的判定、位置信息的获取、疾病的监测和预防以及保障人员安全具有至关重要的意义。为此,该文介绍了UWB雷达及分类、电磁散射机理和探测原理;分析了呼吸心跳信号的雷达回波模型构建现状;从时域、频域、时频域分析方法等角度梳理了现有呼吸心跳信号的提取方法;并从矿山救援、地震救援、医疗健康、穿墙探测等场景归纳了呼吸心跳信号提取的研究进展。总结了当前研究中存在的主要问题,展望了未来研究工作应重点关注的领域。

翼形地板超宽带(UWB)印刷天线

提出了一种新型结构的共面波导超宽带（UWB）天线．该天线由一个半圆形金属贴片和一个翼形结构的金属地板构成，这种平面印刷结构的天线不但具有超宽带性能，而且体积小、结构简单、加工简便．实测天线的-10dB反射损耗的频率覆盖范围为3．6-11．0GHz。阻抗带宽达到3倍频．这种天线很适合应用于目前的短程超宽带通信系统。

基于特征模理论分析的超宽带小型化准八木天线设计

文中设计了一款超宽带准八木天线。根据特征模理论对传统的准八木天线进行分析,并结合天线理论,在不改变天线原有尺寸的情况下,通过采用弯折、切槽等技术,增大了电流路径,拓宽了低频的工作带宽。天线尺寸为0.256λ_(0)×0.256λ_(0)×0.002λ_(0)(λ_(0)为最小工作频率所对应的波长),工作带宽为0.78 GHz~1.58 GHz。与初始天线相比,相对带宽从32.0%提高至67.8%。通过前后比可以看出,天线具有良好的定向性能,可以满足人脑探测活动的需求。

小型化超宽带蝶形印刷对数周期天线

设计了一款用于微波医学成像系统的小型化超宽带蝶形印刷对数周期天线。在馈电线开端加载电感短柱改善了天线的阻抗匹配,在传统印刷对数周期天线上加载蝶形结构和U型贴片结构拓展了天线带宽并实现了小型化。天线尺寸为0.300λ×0.280λ×0.007λ(f=1.12 GHz),天线S_(11)<-10 dB的实测工作频带为1.12 GHz~4 GHz,最大实测增益达到6 dBi。天线的实测方向图在工作频带内实现了定向辐射,辐射效果好,该天线可以应用于微波脑检测系统等医学领域。

超宽带低剖面天线设计

介绍了一种超宽带低剖面天线设计,该天线由弯折偶极子、短路寄生结构、接地短路柱、同轴电缆和金属地板构成。给出了天线的设计过程,说明了各部分结构对天线性能的影响。该天线通过加载短路寄生结构,减小了偶极子臂上电流分布,减小了地板对天线的影响,实现了低剖面特性。此外,该天线通过将偶极子中间部分弯折,改善了高频段的辐射方向图。最终,该天线尺寸为750 mm×450 mm×295 mm,剖面高度仅为0.09个低频波长。为了验证天线设计思路的正确性,加工了天线实物。文中给出了天线仿真与测试的电压驻波比以及增益的结果,其测试结果与仿真结果相吻合。该天线在96 MHz~500 MHz(135.57%)频段内电压驻波比小于2.2,并且在该频段内具有定向辐射的方向图,增益大于3.38 dBi。

超宽带(UWB)技术及其应用

在无线通信技术的快速发展中,超宽带(UWB)技术以其独特的大带宽、低功耗和高精度定位能力等特性,成为无线通信领域的一项关键技术。本文探讨了UWB技术的基本原理、关键特性、应用领域以及面临的挑战,并对其未来发展趋势进行了展望。文章通过分析UWB技术在各领域的最新应用,旨在提供一个全面的UWB技术概览,并探讨其在现代通信系统中的潜在影响。

应用于穿墙雷达的超宽带Vivaldi天线设计

为满足穿墙雷达对超宽带、高增益、小型化天线的需求,提出一种应用于穿墙雷达的新型超宽带Vivaldi天线。通过设计具有梯度分布的斜槽,优化天线表面电流,改善天线增益;加载非对称性椭圆曲率引向器耦合高频能量,改善天线高频增益。天线工作频段为1~3 GHz,增益达到7 dBi,具有定向对称辐射特性及良好的时域响应特性,天线尺寸为160 mm×150 mm×1.5 mm。在全波仿真软件中进行穿墙场景模拟,对天线的穿墙辐射能力和墙后目标检测能力进行验证,透射信号和目标回波信号表明天线具备穿墙雷达天线的性能。

一种低驻波宽角波束超宽带双锥线阵列天线研制

设计和制作了一种实现宽角波束扫描的1×3超宽带双锥线极化阵列天线,可以应用于无人机上实现空地宽带通信。由于无人机平台安装尺寸受限,通过用椭球形阵子代替传统锥形阵子,并切割椭球振子外部轮廓使其安装在250 mm×130 mm×90 mm的空间内,实现了低剖面、小型化等特点。仿真结果表明,该阵列天线在0.8~2.4 GHz的频带范围内电压驻波比均小于2.5,在±45°波束扫描范围内的4个波束的最低增益均超过了2 dBi,满足实际的应用需求。

一种超宽带双陷波可穿戴天线设计

基于牛仔布柔性材料,设计了一种小型化双陷波超宽带可穿戴天线。天线由牛仔布料基板、开槽单极子辐射贴片和缺陷地平面构成,具有超宽带特性,能覆盖3.1~10.6GHz的超宽带频段范围。通过在天线接地板刻蚀两条新型蜿蜒形槽和在单极子辐射贴片上添加对称枝节以实现双陷波特性。该天线结构紧凑,尺寸仅为24mm×28mm×0.84mm。仿真的-10dB天线工作带宽为143.7%(2.95~18GHz),并且天线在3.24~3.87GHz和5.11~5.91GHz频段内具有双陷波特性,能有效抑制全球微波互联接入系统(WiMAX)和无线局域网(WLAN)频段的干扰。此外,对天线的可弯曲性、辐射性能以及人体安全性能进行了分析。测试与仿真结果基本一致,表明该天线可用于可穿戴系统中。

应用于无人机勘测的超宽带Vivaldi天线及阵列

为了满足无人机勘测的多波段扫描需求,设计了一种轻量化的超宽带Vivaldi天线及阵列。天线采用相对介电常数为3.55的Rogers 4003作为基板,在对映Vivaldi天线基础上加载斜向梳状缝隙,增加电流流径,进一步拓展低频带宽,使得天线在较大范围内保持良好的辐射特性。单元尺寸为95 mm×75 mm×0.5 mm,便于集成到无人机平台中。测试表明,工作频段覆盖2~18 GHz,在工作频率范围内电压驻波比小于2.4,增益范围为5.0~11.4 dB。针对超宽带的工作频率范围,进行了小间距组阵设计,增益最高达到17.0 dB,主波束3 dB波瓣宽度最低至14.6°,扫描角度达到±20°。后续将进一步扩大阵列,进行制造及装配,加载TR组件进行收发测试,配合无人机搭载应用于勘测项目。

一种L-Ku波段的超宽带端射天线设计与研究

本文设计了一种可工作在L-Ku波段的超宽带端射天线。该天线由辐射缝隙印制板、反射腔体、腔体支撑材料等组成。通过在天线的辐射印制板下方增加腔体和负载匹配方法可抑制后向辐射;增加槽间的缝隙单元可调节相邻天线单元的幅度和相位匹配从而提升端射性能;在天线顶端采用共面波导转换同轴连接器的方式可实现阻抗匹配馈电。对所提出的超宽带端射天线进行了辐射性能的仿真分析,其结果表明,该天线可实现18倍频程带宽,并具有性能优良的端口匹配和端射特性,S11小于-10 dB,E面最大辐射方向与水平面夹角小于30°。测试结果表明,其与仿真数据有较好的一致性。

使用石墨烯的超宽带轨道角动量螺旋天线设计

轨道角动量涡旋波束各个模态之间相互正交,可以很好地解决频谱资源紧张的问题。针对目前轨道角动量天线普遍存在带宽较窄的问题,设计了一种太赫兹频段的超宽带轨道角动量四臂螺旋天线。研究了馈电端口之间连续相位差与生成模态之间的关系,使用了一种石墨烯双环结构并通过调整优化天线的的结构尺寸来提高天线的性能。实验结果表明,通过简单调整馈电相位差,就能够产生模态数为0、1、2和3的涡旋波,并且不同模态下天线的增益均在7.5dBi以上。同时所设计的天线绝对带宽达到了8.85THz,在中心频率6THz处其相对带宽可以达到147%,S11为-50dB,与传统天线相比改善较大,为太赫兹频段的模态复用提供了一定的现实意义。