共面波导馈电圆极化微带天线研究

对一种结构新颖的共面波导馈电圆极化微带天线进行了研究。天线的辐射单元采用两个方形贴片,简并分离单元分别附加在两个方形贴片的不同边沿,共面波导开路终端通过耦合对两个方形贴片进行馈电。整个天线具有对称的结构,抑制了共面波导中的偶模分量,产生了两个同旋向的圆极化辐射波。分析并设计了这种天线单元,天线的实测-10 dB回波损耗带宽达到11.6%,圆极化带宽达到1.86%,在前、后两个方向上均辐射左旋圆极化(LHCP)波。理论设计结果与实测结果吻合较好。     

Design of a CPW-fed uitra-wideband antenna

文章设计了一种共面波导馈电的小型平面超宽带天线.天线由树形辐射单元和共面波导构成,体积小,在工作带宽内具有稳定的方向特性.利用电磁仿真软件对影响天线性能的主要参数进行了仿真、分析和优化,得到了天线的理想尺寸.对优化后的超宽带天线进行制作和测试,测试结果显示天线的工作带宽为3～11 GHz.测试结果与仿真结果吻合,从而证明利用共面波导馈电的超宽带天线设计方法的有效性.     

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.     

共面波导馈电的新型圆极化天线阵列

提出了一种新型共面波导(CPW)馈电的1×2圆极化阵列天线及改进后的2×2阵列天线.为了改善阵列天线的圆极化轴比带宽,将顺序旋转馈电技术与共面波导-槽线馈电网络相结合,设计了用于微带贴片天线的新型馈电网络.仿真与实测结果证明,该类型的馈电网络可以同时改善阵列天线的阻抗带宽与轴比带宽.实测结果表明,1×2线阵的阻抗带宽与轴比带宽分别为3.79%和16.41%.2×2面阵的阻抗带宽与轴比带宽分别为3.61%和10.83%.     

共面波导馈电的超宽带天线设计

文章设计了一种共面波导馈电的小型平面超宽带天线。天线由树形辐射单元和共面波导构成,体积小,在工作带宽内具有稳定的方向特性。利用电磁仿真软件对影响天线性能的主要参数进行了仿真、分析和优化,得到了天线的理想尺寸。对优化后的超宽带天线进行制作和测试,测试结果显示天线的工作带宽为3～11GHz。测试结果与仿真结果吻合,从而证明利用共面波导馈电的超宽带天线设计方法的有效性。     

一种低剖面带宽增强型基片集成波导背腔缝隙天线

本文在基片集成波导腔体结构的基础上,结合共地共面波导结构,提出了一种低剖面带宽增强型背腔缝隙天线.本天线兼具传统金属波导缝隙天线辐射效率高、功率容量大以及传统微带缝隙天线体积较小的优点,同时还具有了低剖面、重量轻、易于与平面电路集成的特点.仿真结果显示,该天线中心工作频率为5.8GHz,最大增益6.9dBi,相对带宽2.25％,完全覆盖5.8GHz频段,适用于RFID应用.     

一种超表面宽带圆极化交叉偶极子天线设计

本文设计了一种使用超材料表面(Metasurface,MS)作为反射器的圆极化交叉偶极子天线.该天线由两对分别印制在介质基板上下两面的扇形偶极子构成,利用金属贴片阵列实现的超材料表面放置在天线正下方用于改善天线的带宽和圆极化性能、减小天线的后向辐射.仿真与测试结果表明:该天线在2.26～2.74GHz有良好的阻抗匹配,在2.45GHz的中心频点相对带宽为19.6%,在2.4～2.65GHz实现了圆极化性能,相对带宽为10.2%,阻抗带宽内天线的最大增益均大于5dBic,剖面高度仅为0.04λ_0,整体尺寸为113mm×109.6mm×5mm.该天线具有较宽的工作带宽和良好的圆极化和辐射特性,性能良好且结构简单,测量结果与仿真结果一致.     

一种适用于WLAN和WiMAX的三频圆极化开缝天线

在WLAN和WiMAX等无线通信系统中,天线需要多频化、宽带化、圆极化等特性。因此本文设计了一款共面波导馈电的三频圆极化开缝天线。天线由C形金属贴片和带有似勺状枝节的非对称开槽接地板组成。该天线通过添加似勺状枝节来扩展轴比带宽,并实现三频圆极化特性。在3个轴比带宽内,天线在主轴方向上均辐射右旋圆极化波。测得该天线的阻抗带宽(S_(11)-10 dB)分别为2.22～4.21 GHz、4.84～6.00 GHz。3 dB轴比带宽分别为2.17～2.47 GHz、3.46～3.76 GHz、4.17～6.00 GHz。在3个轴比带宽内增益分别为1.5～2.5 dBi、2.8～3.0 dBi和4.5～5.3 dBi。设计天线结构简单、易加工、性能良好,可用于相关频段的现代无线通信系统中。     

共面波导边缘结构的平面单极子天线

共面波导与微带线相比具有较低的损耗,并易于与其它电路结构集成。传统共面波导馈电的矩形单极子天线频带较窄。为了展宽天线带宽在矩形贴片底部开槽,并将共面波导的中心导带延伸至凹槽顶端进行馈电。将凹槽的顶端和共面波导的一部分地面设计成渐变结构,并通过在凹槽中插入阶梯结构对天线的输入阻抗进行调整。仿真结果表明,新型结构可将天线带宽由原来84.8%展宽到167.2%(频率范围为:2.17GHz～24.3GHz,S11≤-10dB)。实际测试结果与仿真值吻合良好。该天线具有近似全向的辐射特性,适合于便携式超宽带通信系统。     

一种用于微波无线能量传输的S波段圆极化整流天线设计

在针对移动目标的微波输能(wireless power transmission,WPT)系统中,适应移动目标方位变化是急需解决的问题。圆极化微波整流天线可以减小或避免极化失配对微波输能效率的影响。本文提出了一款新型共面带线(coplanar stripline,CPS)结构的高效微波整流电路,与一对金属交叉偶极子直接连接,组成S波段圆极化整流天线。该整流天线结构紧凑,避免了同轴和微带结构,提高接收整流效率。实验结果表明:在2.45 GHz,圆极化天线|S11|为-13 dB,轴比为1.76 dB,半功率波瓣宽度为85.6°;整流电路在输入功率为16.3 dBm和负载250Ω时,效率达到了71.6%。该整流天线具有低成本、圆极化、易组阵等优点,在移动目标WPT领域具有应用潜力。     

宽带圆极化球面螺旋天线研究

研究了一种具有宽带、小尺寸、圆极化特点的新型球面螺旋天线,采用螺旋线段对天线进行划分,曲线三角基函数和脉冲检验的矩量法分析了该天线的驻波、圆极化及方向图等特性。分析结果表明,计算天线上的电流分布时未知系数大量减少,提高了计算速度;与传统球面螺旋天线、半球面螺旋天线相比,该天线具有更加良好的辐射特性,在卫星通信领域有着巨大的应用前景。     

一种具有良好带通性能的二阶频率选择表面设计与验证

高阶频率选择表面(FSS)具有工作带宽易控制、通带内插损小、带外抑制强、通带边缘上升性和陡降性好等特点。提出并设计了一种具有良好带通性能的二阶FSS。该FSS结构是由2层介质板上加载3层具有圆结构的金属层,最外2层为圆金属贴片,中间一层为开圆缝隙金属层。利用直线法对FSS结构进行分析计算,并加工实验样件对结果予以证实。结果表明:该3层FSS具有二阶单通带的特性,3 dB带宽为4.21 GHz,相对带宽为21％,通带平稳光滑,带内插损小,对不同入射角度、不同极化方式的电磁波保持很好的稳定性。     

基于基片集成波导的正反渐变槽整流天线阵列的研究

本文提出和设计Ka波段基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线阵列。基于基片集成波导技术的整流器通过全波仿真软件和谐波平衡法联合仿真实现。基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线单元和1×4阵列在低成本的标准PCB工艺上设计和制作。当频率为30GHz时,所测得的基片集成波导馈电正反渐变槽天线单元的增益为12dBi,同时测得整流电路的射频-直流转换效率为27.4%。在1×4的整流天线阵列中,总直流输出功率约为四个单元整流天线直流输出功率之和。     

X波段圆极化整流天线的设计与实验

用电路仿真软件分析了影响微波整流二极管转换效率的因素,用电磁场全波分析软件研究整流天线的接收天线和LPF（低通滤波器）,在此基础上,提出整流天线优化设计的一体化分析模型.设计制作了工作于10 GHz的整流天线,并在微波暗室中完成实验测量.实测结果与仿真值较为吻合,测得最大输出电压为2.45 V,最高转换效率为58%.最后总结了影响整流天线效率的诸因素,提出进一步提高整流天线效率的途径.     

射频能量收集的小型化双频整流天线设计

针对传统的双频整流天线转换效率不高的问题,提出了一种用于射频（RF,radio frequency）能量收集的双频整流天线。其工作频段为1.75 GHz和2.45 GHz,主要由接收天线、阻抗匹配电路、二倍压整流电路和负载电路组成。基于小型化双频天线,引入一种新型双频阻抗匹配网络,以提高整流电路在较低输入功率下的射频-直流（RF-DC）转换效率。此外,采用新型阻抗匹配网络使得整流电路复杂度得以降低,减小了能量损耗。与传统的双频整流天线相比,-10 dBm输入功率条件下,在普通室内环境中新型双频整流天线具有更高的RF-DC转换效率。实验结果显示,在1.75 GHz GSM频段和2.45 GHz WLAN频段上最大RF-DC转换效率分别可以达到65.34%和54.3%。测试结果证明,其可以在物联网低功耗设备中得以应用。     

单馈圆极化微带天线等效电路

基于腔模理论提出一种简单、方便的单馈圆极化微带天线的等效电路,同时给出基于等效电路的轴比特性计算公式。设计了一种中心频点为2.43 GHz，轴比带宽为30 MHz的单馈圆极化微带天线,对其轴比特性采用等效电路分析计算与全波仿真和实测得到的结果基本一致,从而为圆极化微带天线轴比特性的获取提供了一种新的方法,极大的方便了天线设计过程中的调试。     

组合城墙式微带天线的实验研究与设计

介绍了组合城墙式微带天线及其在圆极化特性方面的独特优点,从理论上分析了其形成圆极化的条件,仿真了电流分布.并通过实验对单双枝结构、切角、尺寸等参数对天线性能的影响做了比较研究,根据实验结果设计了一个的八单元城墙式线阵天线.     

多模GNSS天线技术研究与设计

全球卫星导航系统（GNSS）因其覆盖范围广、通信容量大、传输质量好等优点,在航空、航海、测绘、授时及信息服务等领域发挥了至关重要的作用.天线作为卫星导航系统的必不可缺的一部分,其性能的好坏将对整个导航定位系统产生重大影响.本文采用层叠贴片并结合调谐枝节技术,设计了多模GNSS圆极化天线.通过在上层方形贴片上插入长度不同的枝节,实现了GNSS高频段的圆极化,并且在下层方形贴片插入枝节来满足GNSS低频点的右旋圆极化工作模式.理论分析和仿真结果证明所提出的多模圆极化天线可满足卫星导航终端用户机的多系统定位需求.     

基于SIW的频率/极化可重构背腔缝隙天线

针对现有可重构天线难以同时对频率与极化特性进行切换的不足，提出了一种低剖面紧凑型的频率与极化可重构波导背腔天线。天线由基片集成波导(substrate integrated waveguide，SIW)谐振腔和十字型槽线组成。在十字型槽线内加载PIN二极管，通过二极管的导通和断开调整有效谐振长度，达到频率可重构目的。在十字槽线两侧加载短路通孔可重构谐振腔内电场分布，在不改变辐射结构下实现圆极化波与线极化波之间任意切换。2种重构方式的切换结构各位于天线底层与顶层，二者互不影响，且天线制作简单，成本低廉。测试结果表明，天线仿真与实测保持一致，且工作性能良好。