新型超宽带圆极化印刷天线

针对传统圆极化微带天线轴比带宽较窄的问题,提出了一种新型的超宽带圆极化印刷天线。该天线结构简单,仅由C型辐射贴片和改进后的地板组成。采用微带馈电模式,整个天线尺寸仅为25 mm×25 mm×1 mm。通过优化C型贴片和在地板上增加三角形和小长方形微扰结构,可以有效增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。给出了天线的设计流程,从表面电流分布分析了圆极化天线的工作机理。加工了天线实物,并对其进行了测量。仿真和实测结果表明天线具有超宽的阻抗带宽和轴比带宽。天线的工作频带为4.4~11.6 GHz(相对带宽为90%),3 dB轴比带宽为3.6~11.3 GHz(相对带宽为103.4%)。测量了天线的辐射性能和增益特性,实测结果与仿真结果吻合较好,证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和卫星通信系统中。     

新型加载宽带线天线研究

针对无线通信系统的需求,提出了一种新型的小型化宽带天线--加载宽带线天线.对这种新型天线进行了分析,给出了天线的设计思想和设计方法,通过仿真手段详细讨论了天线的各个结构参数对于性能的影响,并详尽分析了天线的阻抗和辐射特性,分析结果表明这种新型宽带天线具有较宽的阻抗带宽和水平全向的方向图.最后给出了天线的实物模型和天线的实测性能,实测小于-10 dB的频率范围为153 MHz～475 MHZ,与仿真结果基本吻合.这种新型加载宽带线天线的结构和电特性决定了其非常适用于移动通信终端设备,作为手.持终端天线和车栽天线具有广阔的应用前景.     

混合编码方式自适应差分进化算法优化设计宽带天线

针对传统微带天线带宽窄的缺陷,提出了一种混合编码方式的自适应差分进化算法来优化展宽带宽。该方法先对贴片和地板采用网格编码进行粗优化,再对去除的贴片和地板部分采用基函数编码进行细优化,通过寻优得到了一款新型的宽带天线,带宽从11~15 GHz展宽到了9~17.5 GHz左右,天线带宽展宽率达到了112.5%。该方法计算精度高,通用性强,通过两步优化大大减小了计算量,基函数编码提供了优化天线的新思路。     

基于指数渐变馈电结构的超宽带抛物面天线设计

设计了一种超宽带抛物面天线,将其馈电部分设计为指数渐变形式的四个馈电臂。给出了该天线的设计思想和设计方法,通过电磁仿真着重研究了指数渐变率和馈电臂间夹角对天线性能的影响,并详细分析了天线的阻抗特性和辐射特性。根据所设计的参数制作天线实物并进行测试,实测天线电压驻波比小于2的频带宽度达到0.95 GHz~20 GHz,天线的增益在2 GHz~14 GHz范围内为15.5 dB~30.5 dB。仿真与测试结果表明,该天线具有超宽带和高增益的特点,非常适用于超宽带通信、超宽带雷达以及无线监测与管理等系统。     

等离子天线重构特性数值计算

针对等离子天线重构特性进行研究,将Boltzmann方程与Maxwell方程相结合,建立了等离子体与电磁波相互作用模型,应用时域有限差分法对模型进行了数值计算,仿真验证了模型的正确性。在此基础上,在二维柱坐标系下建立了同轴线馈电等离子天线重构模型,数值计算了等离子天线近场方向图,仿真分析了等离子体状态参数对远场方向图及等离天线阻抗特性的影响。研究结果表明,随着等离子体状态参数的改变,等离子天线的辐射特性也随之发生改变,具有一定的重构特性。     

一种新型射频识别读写器天线的仿真与设计

提出了一种由两组正交放置的双L天线构成的新型圆极化射频识别读写器天线,有效地克服了平面倒F天线缝隙加载等技术带来的两个谐振点频率相差大、带宽较窄的缺点.利用时域有限差分法对天线仿真和优化,天线的两个频段的中心工作频率分别位于我国分配给RFID技术使用的两个超高频频段内.在ISO/IEC推荐RFID使用频段内的反射损失小于-10dB,天线的相对带宽达到17%以上.优化3dB电桥馈电网络设计,在工作频段内为天线提供等功率、相位差为90°的激励信号,天线具有圆极化特性.仿真和测试结果表明:优化天线设计很好地缓解了天线带宽增加和天线效率下降的矛盾,在我国为RFID分配的频段内具有高的天线效率,并能够工作在ISO/IEC推荐使用的频段内,达到实用化要求.     

可重构天线的研究进展

对可重构天线的研究进展作了比较全面的讨论。介绍了一些典型的可重构天线结构形式。通过改变天线的内部结构或尺寸改变天线的电流分布,从而改变天线的工作特性,这样就可实现天线的重构。大部分天线是通过开关来改变其结构或尺寸的。可重构天线按功能一般可分为3类:频率可重构天线、方向图可重构天线及频率和方向图可重构天线。     

具有双陷波特性的小型Vivaldi超宽带天线

设计了一种具有双陷波特性的小型化Vivaldi天线。通过在天线的辐射贴片上开一对E字型结构和在馈电处开电容性负载环路(capacitively loaded loop, CLL)结构,可以有效滤除无线局域网(wireless local area networks, WLAN)(5.15~5.825 GHz)、卫星X波段(7.25~7.75 GHz)的干扰。天线的工作带宽为3.3～12.8 GHz,天线结构简单紧凑,具有非常小的尺寸,仅为26 mm×13 mm×0.762 mm。从天线的表面电流方面,解释了天线的陷波原理,并且加工了天线实物。实测的驻波比、增益和方向图与仿真结果一致,验证了该天线在超宽带波段内具有良好的陷波特性、增益特性和全向性,可以应用于小型化超宽带系统中。该天线对于设计陷波Vivaldi天线也具有一定的指导意义。     

星载宽带宽波束四臂螺旋天线设计

为满足低轨道卫星接收天线的技术要求,设计并制作了一种宽带、宽波束的四臂螺旋天线.应用无限巴伦结合宽带功分器的馈电网络以展宽天线的工作带宽,结合FEKO及HFSS进行天线的结构参数设计,并进行了仿真和实验.仿真结果与测试结果吻合较好.证明设计的天线可以宽带工作,并且在要求的频率范围内波束宽度超过180度.     

共口径双圆极化微带天线

针对圆极化天线轴比带宽较窄的问题，设计了一种由两个威尔金森功分器和两个环形电桥馈电的四馈双圆极化微带贴片天线。由于馈电网络不同端口在馈电时其输出信号相移方向相反, 因此可以辐射左、右旋圆极化波。双圆极化馈电网络具有结构简单、性能可靠特点。辐射贴片采用顶点相对的4个三角形贴片加载T形枝节, 并采用背馈的形式实现了天线紧凑的结构。在2.4~2.48 GHz频段内天线实测中心频点S₁₁小于-15 dB, 端口1的左旋圆极化轴比小于2 dB, 端口2的右旋圆极化轴比小于1.5 dB, 与同类型相近尺寸的天线相比具有较宽的轴比带宽。对其远场辐射方向图进行了仿真和测试, 结果表明这种四馈电结构改善了辐射方向图的对称性和轴比。     

用于调频连续波雷达系统的宽带高增益天线阵设计

为满足调频连续波雷达系统终端天线对宽频带高增益指标的需求,设计了一款蝶形印刷偶极子天线阵,使用平行带线馈电网络进行连接,并利用巴伦结构将平行带线变换到50 Ω同轴馈电接头。阵元采用宽偶极子渐变结构以增加带宽,并组成4×4平面天线阵以提高增益。馈电网络采用不等功分和多节阻抗匹配设计,可抑制天线阵副瓣并展宽带宽。对天线进行了实物加工和测试,结果表明在3.8~6.6 GHz频率范围内天线阵回波损耗大于10 dB,相对带宽达到54%,在该频段内天线增益在15 dB以上,最高增益达17 dB。     

低雷达截面的新型超宽带单极子天线

针对超宽带天线的隐身问题,设计了一种新型的超宽带低雷达截面的单极子天线。测试结果显示天线-10 dB带宽范围为2.2~10.4 GHz,天线在2.5 GHz和8 GHz的方向图对称性良好。相比于参考天线,该新型天线的雷达截面（radar cross section, RCS)在带内的大多数频点实现了有效减缩。在最大增益损失不超过1 dB的情况下,实现了两个不同入射方向RCS的最大减缩量分别为6.4 dBsm和17.9 dBsm。该天线可应用于超宽带隐身平台上。     

高超声速飞行器上可调天线的设计与实现

当飞行器处于高超声速飞行状态时,其外部会形成等离子体鞘套。等离子体的存在会使飞行器上的天线发生阻抗失配,导致谐振频率偏移以及回波损耗的增加。通过不同速度、高度等条件下等离子体密度的数值预测,进一步估算对天线谐振频率偏移等性能的影响。考虑到元器件的电抗在L波段的寄生效应,利用广义连接网络的方法,对匹配网络设计和优化,完成等离子体环境下的天线阻抗调谐。实验表明,通过改变匹配网络中变容管的容值,等离子体环境下天线的输入阻抗可以被调节,从而复原谐振频率、降低回波损耗、恢复通信性能。     

高超声速飞行器上可调天线的设计与实现

当飞行器处于高超声速飞行状态时,其外部会形成等离子体鞘套。等离子体的存在会使飞行器上的天线发生阻抗失配,导致谐振频率偏移以及回波损耗的增加。通过不同速度、高度等条件下等离子体密度的数值预测,进一步估算对天线谐振频率偏移等性能的影响。考虑到元器件的电抗在L波段的寄生效应,利用广义连接网络的方法,对匹配网络设计和优化,完成等离子体环境下的天线阻抗调谐。实验表明,通过改变匹配网络中变容管的容值,等离子体环境下天线的输入阻抗可以被调节,从而复原谐振频率、降低回波损耗、恢复通信性能。     

用于超高频射频识别的小型宽带高定向天线

基于Moxon天线具有高前后比和小型化的优点,并结合蝶形偶极子天线宽带的工作特性,设计了一款用于超高频(ultra-high frequency, UHF)射频识别(radio frequency identification, RFID)手持读写器的小型宽带高定向平面印刷天线。该天线采用Moxon和蝶形偶极子复合结构,利用平行双线馈电,引入微带渐变巴伦实现馈电平衡。最终天线尺寸为0.34λ₀×0.22λ₀(λ₀为中心频率工作波长),相比微带准八木天线实现了小型化。实测结果表明:在865~1 054 MHz频率范围内,天线的|S₁₁|＜-10 dB,增益均在3.5 dB以上,相对工作带宽达到20%;并且在UHF开放频段902~928 MHz频率范围内,天线的驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)小于1.4,前后比大于15 dB,增益高于5 dB。