宽频小型化U形槽微带天线

针对微带贴片天线宽带化和小型化的设计需求,提出并设计了一种工作在S/C波段的改进的U形槽微带贴片天线。通过在辐射贴片中心开曲折U形槽,使缝隙和馈电探针偏离贴片中心,形成非对称曲折U形槽的层叠介质微带贴片天线。通过共面容性耦合馈电进一步提高天线的阻抗带宽。实测结果表明:该天线在3.11~5.40 GHz频率范围内回波损耗小于-10 dB,相对带宽可达53.8%,与仿真结果吻合,可为微带天线的小型化、宽带化设计提供参考。

辐射零点可控的平面滤波贴片天线

为满足射频前端器件集成化和多功能化的需求,设计了一款适用于WLAN 5 GHz波段的辐射零点可控的平面滤波贴片天线。该天线以同轴探针馈电的微带贴片天线为原型,上表面是由融合共生带和矩形槽的金属辐射贴片,下表面试接地面。其中共生条带位于辐射贴片的宽边两侧,矩形槽蚀刻在辐射贴片上,位于同轴馈电点两侧。两种结构分别在通带的低频和高频处各引入一个辐射零点,天线实现了的滤波响应和良好的辐射特性,同时两个辐射零点的位置自由可控,提高了设计的灵活度。仿真与测试结果表明:滤波天线的中心频率为5.25 GHz,相对带宽为14%(4.89~5.62 GHz),两个辐射零点分别位于4.55和6.05 GHz处;工作通带内增益平缓,平均增益约为7 dBi,通带外抑制水平大于19 dBi,测试与仿真结果较为一致。该滤波天线的设计未引入额外的滤波器网络,节省了天线的整体尺寸,且剖面低、重量轻、结构紧凑,具有良好的滤波和辐射性能。

3D打印圆极化三角形微带天线设计与制作

针对普通单馈电圆极化微带贴片天线加工过程中对切角尺寸精度要求高的问题,提出一种3D打印的圆极化三角形微带贴片天线的设计和制作方法。与传统贴片切角或贴片中心开非对称槽实现圆极化的方法不同,该方法通过在介质基板上应用3D打印嵌入十字形槽实现圆极化辐射,研究结果表明,天线的阻抗带宽为7.3%(2.38 GHz~2.56 GHz,回波损耗小于-10 dB),圆极化带宽为1.2%(2.44 GHz~2.47 GHz,轴比小于3 dB),由于介质基板上的开槽尺寸远大于贴片切角尺寸,因此降低了对开槽尺寸的精度要求,提高了设计的灵活性。

用于土壤湿度监测的无芯片RFID传感器设计

为提高土壤湿度传感器的灵活性和可靠性,设计了一种低成本的无芯片RFID传感器,用于无线监测土壤湿度。该传感器由3个互补开口环谐振器(CSRR)以及2个正交放置的宽带圆形微带贴片天线构成。其中两个相同尺寸的CSRR间距较近,容易产生谐振器间耦合,使得高湿度土壤下的谐振频率变化更加明显,另外作为参考谐振器的CSRR则用以消除环境条件的影响,提高测量的可靠性。两个微带贴片天线用于收发信号,实现无线传感功能。分别研究了采用单、双CSRR结构下该传感器的雷达散射截面(RCS),确定了土壤湿度与谐振频率差值之间的线性关系,通过实测进一步证实了这种关系。实验结果表明,该传感器在0%~12%的土壤湿度下具有18.2 MHz/%θ的灵敏度。

边射波束和锥状波束可重构的微带贴片天线

本文提出了一种边射波束和锥状波束可重构的新型微带贴片天线,该天线在锥状波束模式下具有圆度较好、锥角可设计的优点。首先,在贴片的中间引入一排短路孔,当短路孔两侧的探针反相馈电时,贴片上两侧电流同向,辐射边射波束;而当两个探针同相馈电时,贴片上两侧电流反向,辐射锥状波束。接着,对短路排孔与贴片边缘之间的间距进行了优化设计,调整电流分布,从而改善锥状波束在方位面上的圆度。最后,在贴片的对角线上额外引入了四个短路孔,通过控制其位置和大小来调节固定频率下贴片的尺寸,从而设计出不同锥角的锥状波束。通过全波仿真,设计了三个边射波束和锥状波束可切换的贴片,锥状波束的锥角分别为55°、50°和45°,均具有较好的圆度。

具有全向波束高增益的引信共形阵列天线

针对对地弹药引信天线不能满足宽落角探测需求的问题,提出一种基于共形阵列天线技术的宽波束产生方法,通过采用偶极子、微带天线阵列共形于引信风帽内腔表面,实现侧向全向辐射特性。该方法设计的天线可以随风帽的形状而改变,不占用其余空间。经测试验证表明该天线在H面具有全向辐射特性且增益较高。

载体共形北斗微带天线设计

载体共形北斗天线是飞行载体北斗定位系统的重要组成部分,柱体是构成各种飞行器的基本结构,为了得到一种简便易行、适用于“一类”大长径比柱面的载体共行北斗天线设计方法,论文以23 mm飞行载体为背景,用贴片的方式将单元天线贴附于柱体上,采用侧馈的馈电方式,通过四分之一阻抗变换器与特性阻抗为50Ω的馈线(线宽2.8 mm)连接。仿真结果表明:设计的载体共形北斗微带天线谐振频率为1.563 GHz,在北斗B1频段内同时谐振点处S参数为-40.2017 dB,天线增益方向图呈现E全向,H面定向的效果,可在载体升降过程中应用,并实现法向全向接收。

基于特征模分析的菱形宽带天线设计

文章通过特征模分析提出一种结构简单的菱形超表面天线,天线沿Y轴对称,由6个菱形贴片和2个修改过后的菱形贴片组成。修改过后的菱形天线增强所需水平方向的宽边辐射,减弱垂直方向的电流强度。电场耦合槽为馈电部分并且本身可以看作半波缝隙天线引入新谐振点增加天线带宽;天线结构紧凑,尺寸仅为0.60λ_(0)×0.55λ_(0)(λ_(0)为中心频率对应的空间自由波长)。仿真结果表明,该天线频率在4.5~6.2 GHz范围内能够实现-10 dB带宽,相对带宽达到31.8%,高低频中心的谐振点分别为4.78、5.88 GHz。天线工作时的辐射性能良好,在方向图带宽内增益大于6 dB。

基于无源RFID标签天线转向架表面裂纹检测研究

在高速列车长期、快速行驶中,其转向架金属结构会因疲劳、应力、环境等因素影响,产生金属裂纹。为了在高速列车中的转型架金属表面实现远距离无损检测并判断是否存在裂纹,设计了一种应用在超高频频段的微带贴片型射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)抗金属标签,配合RFID芯片,标定RFID阅读器与标签天线的位置和其发射天线的功率,当金属表面存在裂纹时标签天线谐振频率会向低频移动,并产生影响导致RFID系统识别距离的改变,从而实现金属表面裂纹检测。使用高频结构仿真(High Frequency Structure Simulator,HFSS)软件对天线结构进行优化,使其与芯片阻抗匹配,模拟了天线在金属表面存在裂纹的情况。由仿真结果可以分析得出:设计的无线有芯片微带贴片型RFID转向架表面裂纹检测标签能够有效地实现远距离监测金属表面裂纹长度、方向的变化情况。

一种5G毫米波波束成形模块的设计与实现

设计并实现了一种适用于第5代(5th Generation,5G)移动毫米波通信的波束成形模块。该模块由天线阵列辐射结构与波束成形电路集成一体化构成。在单层双极化微带贴片天线的基础上,使用叠层技术设计了7层的叠层微带天线结构,以实现拓展天线带宽以及与波束成形电路相集成的目的。采用波束成形芯片F5268以及微带并联分支线Wilkinson功分器构建波束成形电路。利用有限元法软件进行仿真及优化,得到天线的各项参数数值。仿真结果表明,设计天线各端口的阻抗带宽达到3.90 GHz,相对带宽达到14.9%。实测结果表明,设计的波束成形模块具有一定的波束扫描能力,水平方向最大波束扫描角度为-30°~+29°;垂直方向最大波束扫描角度为-20°~+18°。所提设计能够满足5G毫米波通信的应用要求。

基于哑铃型缺陷地结构的多频微带贴片天线设计

天线的多频带实现对提高无线通信的性能至关重要。通过加载哑铃型缺陷地结构(Dumbbell Defected Ground Structure,DB-DGS)和贴片刻蚀槽缝,设计了一款新型基于同轴馈电的三频段矩形微带贴片天线,可满足无线本地局域网(WLAN-2.45 GHz)、(WLAN-5.25 GHz)以及全球微波互联网(WiMAX-3.5GHz)的应用需要。天线的S11<-10 dB的回波损耗值分别为-20.8、-20.6、-24.0 dB,对应增益分别为2.8、2.2、3.1 dBi,实现了良好的阻抗匹配。引入哑铃型DGS的等效电路模型,对DGS和槽缝结构的主要参数进行仿真分析,可为天线开发设计人员拓宽思路。

60吉赫微带贴片天线设计及其在医疗设备领域的应用研究

本文设计与仿真毫米波天线,并对这两款60吉赫微带贴片天线仿真的效果进行评估。这两款天线的回波损耗均在-10 dB以下,其中改进后的60吉赫贴片天线具有更高的增益,与更高的带宽。随后,通过使用传统低成本的印刷电路板蚀刻方法制造其中效果更好的改进版天线的实物进行实际的效果检验。由于毫米波天线具有紧凑的结构、高带宽、高速率、低功耗等特点,所以,毫米波天线的应用场景更加的广泛,比如,在医疗设备领域可以制作便携的无痛血糖检测仪。故,本文通过设计、仿真并制作了一款60吉赫的微带贴片天线并通过该天线来测量皮肤对S11参数的影响。

10 GHz与60 GHz微带贴片天线设计与仿真

目前,微带贴片天线的应用领域越来越广泛。主要探究相同结构的微带贴片天线,通过提高其波段,使该天线具有更优的性能。这两款微带贴片天线均通过MATLAB与CST微波工作室进行计算、建模与仿真,并通过传统低成本的印刷电路板蚀刻方法制造,然后在10 GHz和60 GHz频段进行测试。测试结果显示,60 GHz微带贴片天线有更大的带宽且结构更加紧凑。随着便携医疗设备和穿戴设备的广泛应用,60 GHz微带贴片天线更具商业价值。

一种毫米波5G手机天线设计及仿真分析

针对毫米波频段,提出一种耦合馈电宽频带微带天线阵列,该天线采用添加寄生贴片的方法展宽了频带,并通过组成相控阵实现提高增益和控制波束扫描。仿真结果表明,天线阵元的带宽为23.15~28.3 GHz,有效覆盖毫米波频段24.75~27.5 GHz。在谐振频率为26 GHz时天线阵列的整体增益达到14.8 dB。此外,天线阵列可以通过控制阵元间的相位差实现波束控制。

智慧城市背景下特种设备数据收发装置宽带天线设计

设计一种在智慧城市背景下,应用于特种设备数据收发装置的窄条式宽带微带贴片天线,利用HFSS对天线进行仿真和优化,该天线实现了-10 dB阻抗带宽90%、-16 dB阻抗带宽56%,有效改善了特种设备收发装置的工作效率;详细讨论了辐射贴片的尺寸以及空气层厚度对天线阻抗带宽和谐振特性的影响规律。最后,通过分析辐射贴片表面电流分布,提出在天线长度方向采用结构反对称的交叉馈电结构,有效改善了偏离主波束角度时的交叉极化。

基于拓扑变换的共形超材料高增益微带贴片天线

微带贴片天线具有体积小、重量轻、剖面低、成本低、易于集成等优点,被广泛应用于各种通信、遥测和探测系统中。但是,微带贴片天线也存在定向增益低的缺点。为此,提出了一种加载共形超材料的高增益微带贴片天线。将方形开环谐振器(Split-ring resonator,SRR)拓扑变换为符合圆形衬底的SRR单元,SRR赋予抑制天线表面波的超材料效应。仿真结果表明,初始的圆形微带贴片天线的谐振频率为10 GHz,增益为6.12 dBi。加载10个拓扑SRR单元的天线的近场参数保持良好,远场增益为7.88 dBi,比初始天线增加了近2 dBi。

基于3D打印微带贴片天线的近红外烧结研究

本文针对三维打印微带贴片天线中近红外烧结机理不够明确,烧结可控性较差,最终难以保证纳米银层电性能等问题,首先,采用多尺度方法,将近红外烧结温度场传热模型、纳米银层表面形貌和分子动力学模型相结合,系统地揭示了近红外烧结机理。之后,通过参数反馈调控方法实现纳米银墨水的控性烧结。最后,采用参数反馈调控方法实现了微带贴片天线的一体化成形,验证了近红外烧结参数反馈调控方法的有效性。

一种辐射零点可控的紧凑型滤波贴片天线

提出了一种辐射零点可控的紧凑型滤波贴片天线。该滤波天线以基本的微带贴片天线为原型,主要由一个简单的金属辐射贴片和两个对称的分割形槽组成。两个分割形槽蚀刻在金属贴片上,使得高/低频段分别产生两个宽边辐射零点,从而引入滤波选频功能。该结构未引入额外滤波电路和其他寄生单元,节省了空间尺寸,结构更加紧凑;两个辐射零点独立可控,提高了设计的灵活度。且在实现滤波选频功能的同时,对天线增益的影响很小。利用HFSS仿真软件优化滤波天线结构,制作了一个实物模型并进行了测试。测试结果与仿真结果基本一致。测试结果表明,提出的滤波天线工作在2.40 GHz,两个独立可控的辐射零点分别位于1.96 GHz和2.66 GHz,平均实际增益约为7.0 dBi,带外抑制水平超过39 dB。

一种宽带双极化毫米波天线

提出了一种小型化宽带双极化毫米波微带天线的设计方案,并利用该天线单元构建了一个2×2天线阵列。该天线单元采用缝隙耦合馈电的方法,在传统微带贴片天线的结构上引入了空间平行的寄生贴片,从而显著增加了天线的带宽。进一步,对寄生贴片进行开槽处理改变其电流分布,并将馈电微带线和缝隙远离天线的中线位置,有效改善了天线的端口隔离度和交叉极化性能。该天线单元的工作频段为36.91~43.52GHz,相对带宽达到16.53%。此外,本文采用1/4波长阻抗变换器的1分2功分网络构建馈电网络,实现了2×2天线阵列。相较于原始天线单元,该设计方案具有更高的增益,能够实现更为集中的辐射波束。

一种低互耦圆形微带阵列天线

文中提出了一种具有低互耦和低相关性的双圆形微带贴片阵列天线。阵元间加载两个对称放置的类E型电磁带隙结构,利用其带隙特性抑制表面波传播,降低阵元间的互耦。此外,在阵元间地板上刻蚀两组方形缝隙缺陷地结构,抑制地面耦合电流,从而进一步减小互耦和相关性。所提出的阵列天线工作在5.8 GHz频段,单元间的最小距离仅为0.19λ。理论分析和实验结果表明:在工作频段内,所设计的阵列天线互耦下降超过39.4 dB,包络相关系数低于0.001 5,在天线尺寸较小且辐射性能良好的前提下实现了较好的去耦效果。