Bandwidth optimization of a Planar Inverted F Antenna using binary and real coded genetic algorithms

With the exponential development of mobile communications and the miniaturization of radio frequency transceivers, the need for small and low profile antennas at mobile frequencies is constantly growing. Therefore, new antennas should be developed to provide larger bandwidth and at the same time small dimensions. Although the gain in bandwidth performances of an antenna are directly related to its dimensions in relation to the wavelength, the aim is to keep the overall size of the antenna constant and from there, find the geometry and structure that give the best performance. The design and bandwidth optimization of a Planar InvertedF Antenna (PIFA) were introduced in order to achieve a larger bandwidth in the 2 GHz band, using two optimization techniques based upon genetic algorithms (GA), namely the Binary Coded GA (BCGA) and RealCoded GA (RCGA). During the optimization process, the different PIFA models were evaluated using the finitedifference time domain (FDTD) methoda technique belonging to the general class of differential time domain numerical modeling methods.     

Bandwidth optimization of a Planar Inverted-F Antenna using binary and real coded genetic algorithms

With the exponential development of mobile communications and the miniaturization of radio frequency transceivers, the need for small and low profile antennas at mobile frequencies is constantly growing. Therefore, new antennas should be developed to provide larger bandwidth and at the same time small dimensions. Although the gain in bandwidth performances of an antenna are directly related to its dimensions in relation to the wavelength, the aim is to keep the overall size of the antenna constant and from ...     

一种平面倒F纸基RFID标签天线

设计和实现了基于平面倒F天线(PIFA)结构的双频段RFID标签天线.标签天线采用纸质材料作为标签基材,天线结构为PIFA结构.设计时在天线辐射面上开槽和小环,以实现天线双频段特性;采用了地面开缝隙技术,可获得比普通PIFA天线更宽的带宽.仿真结果表明:该RFID标签天线有2个谐振频率(870和915 MHz),带宽30MHz.测试结果表明:此RFID标签天线可以很好地工作在867和915MHz频率上.     

金属器件对手机内置不同类型天线性能的影响

为研究当今移动终端金属器件对内置多频天线电磁特性的影响,提出平面倒F(planar inverted F antenna,PIFA)、单极、低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)在直板手机模式下,重点从天线的谐振频率、带宽和增益3个参数角度出发,分别研究了金属器件:扬声器、电池与3种不同类型天线的相对关系,以及对天线性能的影响。总结出3种不同类型的内置手机天线对终端环境的抗干扰特性。综合结果表明,PIFA、单极、LTCC天线的抗干扰特性依次增强;制作的实际模型与测试验证的仿真结果基本吻合。     

一种小型化平面倒F天线设计

针对已有平面倒F天线的不足,在综合考虑天线及PCB板尺寸、天线在PCB板上的安装位置以及塑料机壳参数等因素对天线性能的影响后,设计了一个用于无线局域网(WLAN)无线路由器的小型化平面倒F天线.该天线面积小、馈电简单,能方便地集成在电路板上.测试结果表明,天线在2.35GHz至2.5GHz频带内回波损耗小于-10dB,工作带宽满足设计要求.与传统平面倒F天线相比,所设计的天线有效展宽了波束宽度,近乎各向同性的方向图能保证360°空间内均能有效接收信号.     

共面波导馈电的宽带矩形边蝶形缝隙天线

为了展宽平面缝隙天线的带宽,设计了一种新型的共面波导馈电的宽带缝隙天线,并采用基于时域有限差分法的软件进行了分析.通过对天线尺寸参数进行优选,有效展宽了该缝隙天线的阻抗带宽,其-10 dB阻抗带宽可达67%.同时该天线在所计算的频带内,具有较稳定的方向图.另外还给出了该种天线与其它结构近似天线的比较数据.计算结果表明：采用这种新型天线结构和优选的尺寸参数,可以明显地展宽缝隙天线的带宽.     

一种新型缝隙加载三频平面倒F天线

提出了一种新型的平面倒F天线结构,该结构通过在矩形贴片上同时开L形槽和U形槽实现三频特性.这种结构的天线只用一个馈点馈电,轮廓低并且结构简单,因而容易设计、制作和调节.以一个在GSM 900/DCS 1 800/ISM 2 450 MHz 3个频段工作的平面倒F天线为例,给出了详细的设计过程和具体的设计参数.采用IE3D软件进行建模、仿真和分析,实测结果与仿真结果非常吻合.     

遗传算法优化设计超宽带天线

应用遗传算法优化设计一个满足超宽带频段的U型天线.该天线用阶梯结构改善U型天线的阻抗带宽,并以遗传算法与时域有限差分法(FDTD)相结合的方法进行优化,最终得到天线的尺寸.天线驻波比实测值在3.1～10.6 GHz频段内都小于2. E面、H面的仿真方向图表明该天线全向性能较好,仿真增益在3.3～6.0 dB范围内.     

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。     

新型可用于移动手持设备的小型三频天线

基于多频通信终端设备对天线工作频段和尺寸的要求，提出了一种新型的三频段(GSM／DcS／ISM)小型平面倒F天线，并制作了实物模型．通过测量，得到的3个频段的相对带宽分别为3.4％0，10.3％和2.1％o.分析了在有塑料外壳和手持时对该天线特性的影响，并给出了在自由空间测量得到的方向图和增益．实验结果表明，该天线完全适用于多频无线通信系统．     

基于二叉分形树的宽带微带天线

采用二叉分形树结构设计了一种具有宽带特性的新型微带单极子天线。为获得宽带特性,综合应用基于时域有限差分算法的全波电磁场仿真、网络并行计算和遗传算法的天线自动设计技术对该分形微带天线进行了优化设计。根据设计结果加工制作了天线模型并进行了性能测试,测试结果同仿真计算吻合良好,并表明该天线的 <-10dB阻抗带宽达到了42.8%（从2.45GHz到3.80GHz）。     

FDTD Analysis and Application of Sleeve Monopole Antenna

Based on the symmetry of the structure, a two-dimensional finite difference time domain （FDTD） method is used to analyze the sleeve monopole antenna on the infinite perfect conductor ground fed by a coaxial line. The fields in time domain are then turned into frequency domain through the discrete Fourier Transform to compute the surface current distribution and the input impedance of the sleeve monopole antenna. The gain or pattern of the monopole antenna is also computed, employing the combination of the image theory and the near-to-far transformation in frequency domain. All the computed results agree very well with the results of other methods and measured ones, verifying the application of the FDTD method to analyze the sleeve monopole antennas. The voltage standing wave ratio （VSWR） of the sleeve monopole antennas with different heights and radii of the sleeve are checked to study the influence of the sleeve, which indicates that the height and the radius of the sleeve are both important to the impedance bandwidth of the sleeve monopole antennas.     

Sierpinski毯式分形微带天线多频工作本质探讨

能用作手机内置天线的Sierpinski毯式分形微带天线是目前研究的热点。利用同轴线的简化模型建立了适用于同轴馈电微带天线分析的FDTD模型。为了减少时间复杂度,采用Prony算法对FDTD时域波形进行外推。最后实验探讨了Sierpinski毯式分形微带天线的多频工作本质。     

基于枝节谐振器的体域网超宽带陷波天线优化设计

为满足无线体域网(wireless body area network,WBAN)应用中对超宽带天线的陷波要求,采用在槽孔型的辐射贴片上添加十字型枝节谐振器的方法优化设计了一款超宽带陷波天线.天线使用共面波导方式馈电,使天线获得较宽的带宽.通过嵌入十字型枝节谐振器调谐天线的阻抗,实现陷波特性.通过仿真分析确定谐振器横、竖枝节的尺寸范围.利用量子进化算法对谐振器的横、竖尺寸进行优化,获取使天线的陷波频带达到最佳要求的谐振器尺寸参数.根据优化结果制作实物天线,天线的带宽为3.4-9.9 GHz,陷波频段为5.2-5.8 GHz.由天线回波损耗及方向图的仿真和测试结果表明,该优化设计方法是有效的.     

R-FDTD与亚网格相结合技术及其应用

提出了降维时域有限差分方法(R-FDTD)和亚网格相结合的技术,并应用于微带馈电缝隙天线的分析.首先对微带馈电矩形缝隙天线阻抗特性和辐射特性进行了分析,所得数值结果与有关文献结果一致.与常规的FDTD方法相比,明显地减少了内存需求和计算时间.对工字形和燕尾形缝隙的微带馈电缝隙天线的输入阻抗和方向性图进行了分析计算,得到了工字型和燕尾型缝隙天线结构可以增宽频带、降低谐振频率等对工程设计有参考价值的结论.数值结果表明,采用这种技术可以有效地处理包含细小结构的复杂对象的电磁问题.     

多用户大规模 MIMO 系统中能效的研究

针对多用户下行大规模多输入多输出（multiple input multiple output ,MIMO）无线通信系统,提出一种基于能效的联合优化方案。该方案在采用同时考虑发射功耗和电路功耗的功耗模型以及迫零（zero forcing ,ZF）预编码的情况下,推导出天线数、天线子集以及发射功率与系统能效之间的关系式,从而建立联合优化天线数,天线子集和发射功率的能效优化模型,并提出一种新的迭代搜索算法来求解此模型。该迭代算法首先对天线数进行遍历,当天线数确定后,采用基于信道矩阵范数的天线选择算法进行天线子集的选取,随后利用凸优化理论来调整发射功率,不仅提高了系统能效而且降低了算法复杂度。仿真结果表明,与使用全部天线和只考虑天线数的方案相比,所提联合优化方案的能效有明显的提高。     

小型化陷波超宽带天线的研究与设计

设计了一种具有陷波特性的超宽带天线,天线的阻抗带宽为118．8％．所设计的天线印刷在尺寸为30mrn×34mm×1．5mm,介电常数为3．5的介质基板上．通过在接地板上刻蚀“工”字形槽,有效地展宽天线的带宽,使其满足超宽带通信（UWB）系统（3．1～10．6GHz）的通信需求．同时为了实现该天线与无线局域网（WLAN）系统的协同工作,利用微波开路微带线技术产生陷波,从而避免WLAN对UWB通信的干扰．采用高频结构仿真软件HFSS对影响天线性能的关键参数进行设计、仿真、分析和优化,从而得到天线的最佳尺寸．实验结果表明,该天线在小型化的同时实现了宽带和陷波的要求,从而证明了设计方法的可行性和有效性．     

一种适用于相控阵的超宽带双斜方形天线

宽频带是当前天线领域的研究热点之一.目前在相控阵系统中应用最广泛的印制天线有八木天线、领结型天线等.论文提出一种具有超宽带宽的新型传输带-馈线的印制天线,该天线由两个具有不同长度的平行类斜方形偶极子组成.其具有尺寸小,超宽带宽、较宽的波束宽度、增益高及前后比高等优点.通过仿真得到的VSWR和远场辐射方向图分别验证了该天线的特性.在相控阵和宽频带无线通信等领域具有良好的应用前景.     

一种应用小数编码GA算法的MIMO天线选择方法

针对多输入多输出（MIMO）技术传统遗传算法（GA）的天线选择在进行遗传运算操作时,会遇到二进制染色体编码与选择天线数不匹配的问题,提出了一种用小数编码的GA遗传算法用于MIMO天线选择,所提方法可以有效解决传统GA在遗传操作上的问题,并具有较低的复杂度。     

基于新型体积再利用技术的一种多频带手机天线设计

本文提出了一种通过开阻抗调谐槽的方法实现对移动终端天线有限体积多次利用的新型体积再利用技术.该技术在保持天线体积不变的前提下,利用开缝技术调谐等效电容、电感,使得天线在工作需要的多个频点产生谐振,实现多频带.利用这种技术,设计并加工制作了一款工作在GSM, DCS, PCS, WCDMA频段的内置手机天线并进行了测试.结果表明,该天线在其工作频带内阻抗匹配良好,辐射效率高.且该多频PIFA天线的体积只和传统双频PIFA天线的体积相当,实现了天线小型化.实验测试结果和仿真结果一致,证明了这种新型体积再利