导航终端双频圆极化天线的设计

设计了一款应用于北斗导航卫星系统(CNSS)和全球导航卫星系统(GNSS)的双频圆极化微带天线,该天线覆盖了1 258～1 278MHz和1 575～1 609MHz频段.天线采用了3dB电桥作为馈电网络,展宽了阻抗带宽的同时也实现了天线的右旋圆极化并提高了圆极化性能;另外为了抵消探针引起的感抗,在探针的顶层串联了电容能更好的实现阻抗匹配,有效地降低了天线的驻波比.通过HFSS软件建模仿真,结果表明,在带宽范围内天线的驻波比1.5;法线方向的圆极化轴比均1.3dB;高频段增益5.45dB,低频段增益5.7dB,辐射特性较好.     

一种新型宽带圆极化UHF RFID读写器天线

针对超高频射频识别(ultra high frequency radio frequency identification,UHF RFID)技术的发展需求,设计了一款覆盖UHF RFID全频段(840-960 MHz)的圆极化读写器天线.天线采用简单的平面缝隙贴片结构,利用π型线耦合馈电,获得了良好的宽带圆极化性能.重点分析了天线的宽带圆极化辐射机理和双向圆极化波的形成过程.天线的仿真和测试结果表明,S11≤-13 dB的阻抗带宽为200 MHz,3 dB轴比(axial-ratio,AR)带宽达到175MHz,频段内增益均大于3.4 dBi,且顶点的右旋圆极化(right-handed circular polarization,RHCP)电平和左旋圆极化(left-handed circular polarization,LHCP)电平差值均大于17 dB,具有较好的宽带性和抗干扰能力.仿真结果和实验测试结果的一致性良好,满足了UHF RFID读写器天线宽频带、高增益的应用要求.     

空气腔对RFID读写器天线性能影响的研究

依据空气腔在滤波器和微带贴片天线中的成功应用,将其引入RFID读写器天线,针对工作频率和带宽特性进行研究.天线采用在介质板中间适当挖空的方法,使其形成一个矩形空气腔,从而调节谐振频率、提高阻抗带宽和辐射特性.相比较没有空气腔的天线性能指标为:在S11≤-10dB时,阻抗带宽从13MHZ增加到51MHz;AR≤3dB时,轴比带宽从7MHz增加到13MHz;天线增益从4.79dB增加到了6.34dB.     

国际海事卫星地面终端天线阵单元的设计

提供了一个详细的国际海事卫星地面终端天线阵单元的设计，该设计采用单馈点圆极化口径耦合的多层微带天线形式，使用低价格、低介电常数的泡沫塑料，以降低成本和拓宽天线的阻抗带宽。测量结果表明，天线的阻抗带宽(电压驻波比，VSWR≤2)和圆极化带宽(轴比AR≤3dB)分别达到18.8％和12.3％。同时，天线在1593MHz的增益达到9.4dBi。     

基于超表面的极化可重构天线设计

设计了一种应用于WiMAX频段的极化可重构天线。天线由交叠放置的两个方环构成的“8”字形超表面和缝隙天线两部分组成，通过机械旋转超表面实现了线极化（LP）、左旋圆极化（LHCP）以及右旋圆极化（RHCP）三种状态的转换。仿真和测量结果表明，该天线实现了线极化和圆极化之间的转换，圆极化状态下的-10 dB相对阻抗带宽为35.4%(2.84 GHz～4.06 GHz),3 dB轴比带宽为10.2%(3.34 GHz～3.7 GHz)；线极化状态下-10 dB阻抗带宽为37.4%(2.74 GHz～4 GHz)。天线具有较好的辐射特性，工作频段内增益均高于6 dBi。     

新型变形开口方环频率选择表面圆极化器的分析与仿真

基于开口方形环频率选择表面(FSS),设计一款新型圆极化器,将线极化波转换为圆极化波.在圆极化器中加入串联双H型耦合枝节,利用有限元仿真软件Ansoft HFSS对圆极化器参数进行仿真和优化.结果表明:3 dB轴比的圆极化器带宽达到25.6%,其中,870~1 080 MHz频带内轴比都小于2 dB,S_2,1都维持在-1.7 dB以上,圆极化器对馈源天线几乎不存在影响;相比于传统圆极化器,设计的圆极化器具有工作频带宽、结构层数少、模型简单及性能稳定等优点.     

Koch分形在圆极化微带天线中的应用

将分形应用于微带天线设计中,方形微带贴片边界为Koch分形曲线形式,同时用探针在贴片对角线上的适当位置馈电,从而实现微带天线的圆极化特性。采用电磁仿真软件CST Microwave Studio?对天线进行了设计,得到了可以工作于GPS系统1228MHz频段的一次和二次分形的圆极化微带天线结构参数。根据设计结果制作了天线样机,并在微波暗室内进行测试,结果表明一次分形和二次分形天线均谐振于1228MHz,相对阻抗带宽、轴比及增益分别为1.5%和1.4%、2.5dB和1.4dB、2.7dB和2.4dB。二次分形天线与一次分形天线相比,轴比特性有明显改善。     

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。     

超表面的极化可重构天线

设计了一种基于超表面的极化可重构天线,该天线由缝隙微带天线及上层超表面组成。通过旋转改变超表面与缝隙微带天线相对位置,能够实现线极化、右旋圆极化、左旋圆极化等不同的极化工作方式。该天线在圆极化状态时,相对阻抗带宽达到32%,右旋和左旋圆极化时3dB轴比带宽均可达到14%;线极化状态时,相对阻抗带宽均可达到10%以上。为了验证仿真结果的有效性进行了天线实物的加工和测试,实测结果与仿真结果吻合较好,进一步验证了该天线具有良好极化可重构特性。     

一种低成本全球导航卫星系统终端天线

为降低天线成本,提高天线性能,采用廉价FR4介质基板和印刷电路板技术,提出一种适用于全球导航卫星系统((NSS)终端的低成本天线.该天线由单一同轴探针馈电,不需要匹配电路,天线结构简单.通过调整嵌入在辐射贴片中圆形槽的尺寸和位置,实现了良好的右旋圆极化接收.对该天线的测试结果表明,天线在1559～1592MHz频带内电压驻波比小于2,轴比小于6dB,增益高于2.8dBi,3dB波束宽带大于90°,可满足GNSS终端系统的技术指标要求.     

一种用于WLAN的双频紧凑型天线

本文提出了一种紧凑型微带线馈电的适用于无限局域网(WLAN)的双频天线,并获得了5.2GHz和5.8GHz的工作频点.该天线印刷在单层,介电常数为2.65的介质板上;天线尺寸为15mm×12mm×1mm.该天线由印制在介质板正面的倒置"土"字型贴片和背面开缝切角贴片组成.仿真和测试结果表明,该天线具有较好的双频工作特点,其阻抗带宽分别为210MHz(5.17～5.38GHz)和318MHz(5.68～6.02GHz).该天线在双频工作点上的最大增益为别为1.75dBi和2.32dBi,且具有较好的全向辐射特性.     

一种紧凑结构的宽频带圆极化微带天线

为了解决层叠结构微带天线剖面高、结构复杂的问题,首次将支节匹配技术用于层叠结构的微带天线中,实现了更佳的阻抗匹配,且降低了天线高度,并将馈电网络与激励贴片做于同一层,使得天线结构简单紧凑.所设计天线的高度为0.053λ,比传统的层叠结构微带天线降低了近50％,同时实现了29.2％的阻抗带宽、32.3％的3 dB轴比带宽...     

介质覆盖层对微带天线带宽的展宽作用

覆盖层可以显著地提高天线的增益,并且覆盖层技术已经得到了广泛的应用.但是,覆盖层在提高天线增益的同时,也对天线的回波损耗产生影响,而关于这方面的研究较少.本文以均匀介质覆盖层和底馈微带天线为例,以数值仿真为手段,着重研究了覆盖层对天线回波损耗的影响.仿真结果显示,通过设计适当的结构参数,如覆盖层与微带天线的距离以及微带天线的馈电位置等等,覆盖层在大幅提高微带天线增益的同时,还可以改善其阻抗带宽.本文加工并测试了一款覆盖层天线,其增益为14.5dBi,|S_(11)|-10dB阻抗带宽为11.19%,进一步验证了上述结论的正确性.     

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）。     

新型偶极超高射频标签天线设计

为了减小天线的尺寸,增加阻抗带宽,采用在大共面偶极子天线上嵌入非对称缝隙的方式,设计一款UHF RFID标签天线,实现了标签天线的小型化和宽带化.天线的尺寸为70 mm×40 mm×1.6 mm,S11＜-15 dB时,带宽为776-991MHz.     

一种宽频带双极化印刷偶极子基站天线

设计了一种适用于LTE基站天线系统的宽频带±45°双极化辐射单元。该辐射单元采用微带巴伦结构,用双倒L形微带馈线进行耦合馈电,并对该微带馈线进行切角、增加横向枝节、改变开路枝节宽度有效地扩展了天线的带宽。仿真及实测结果表明,在1.7~2.7 GHz频带内,该辐射单元的电压驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)小于1.4,隔离度大于25dB,相对带宽超过45.4%。利用该辐射单元组成八单元阵列天线后辐射参数良好,水平面半功率波束宽度稳定在65°±5°,主极化前后比大于25 dB,轴向交叉极化比大于18 dB,基本能满足移动通信基站天线的指标要求。     

正交缝隙耦合馈电宽带圆极化微带天线设计

为了实现圆极化微带天线的频带拓宽和增益提高,在缝隙耦合天线的基础上,设计了一种Ku频段正交缝隙耦合馈电的宽带圆极化微带天线。该天线以双层方形贴片为辐射单元,在拓展天线阻抗带宽的同时提高了增益;采用微带线结合正交左旋缝隙结构实现耦合馈电,通过优化缝隙结构改善了天线轴比特性。测量结果表明:阻抗带宽(VSWR2)和轴比带宽(AR3dB)分别达到22.5%和16.2%,轴比带宽内天线增益均大于9dBi。该结构天线以其简单的馈电设计为宽带圆极化微带天线设计提供了一定的参考价值。     

基于复合母线的双锥天线小型化设计

设计和仿真一种具有复合母线结构的片状超宽带双锥天线。通过将传统双锥天线的直线型母线改为由直线与特定多项式曲线组成的复合母线,天线的阻抗特性得到明显的改善,能够更好地实现与馈源的阻抗匹配。同时,为了在不影响天线辐射特性的前提下减小天线的重量和体积,还采用了片状结构的设计方案。使用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行建模与仿真分析。结果表明,天线在0.79~22.8 GHz工作频带内,驻波比均小于2,比带宽达到了28.9∶1,整个工作频带内平均增益可以达到3 d Bi,性能优于传统的双锥天线,实现了小型化的设计目的。根据仿真结果对天线进行了实物加工,且在微波暗室内进行了测试,测试结果与仿真结果基本一致,验证了设计方法的正确性。     

一种波束可调的平面印刷八木天线

利用八木天线的高定向性, 设计了一种6个方向波束可调的平面八木印刷天线. 天线的主辐射振子采用新颖的梯形结构来增加工作带宽, 将其两臂置于介质板两侧, 仅需在地板上的每个辐射振子臂与地板之间加载一个PIN(positive-intrinsic-negative)二极管开关, 就可控制天线单元的工作状态, 即天线的辐射方向, 而无需专门设计偏置电路. 测试结果与仿真结果吻合较好, 研究结果表明天线输入端反射系数小于−10 dB带宽为400 MHz. 在30°, 90°, 150°,210°, 270°, 330°等主辐射方向上可重构天线增益为7.5 dB, 半功率波瓣宽度小于60°. 该天线能够实现6个不同方向的扫描,具有良好的方向性,可用于小基站或其他无线通信系统中.     

一种新型的共面波导馈电的宽带分集天线

本文提出一种新型的共面波导馈电的双极化宽带分集天线,采用MEM开关控制两个相互正交的宽缝隙结构分别接收相互垂直的极化信号。实验结果表明,该天线的两个单元同时工作时阻抗带宽可以达到4～18GHz（S11〈-10dB）,同时,在工作频带内具有良好的分集辐射特性。