The effect of a dielectric cover on the input impedance of rectangular microstrip antennas

The effect of the thickness and relative permittivity of a dielectric cover on a rectangular microstrip antenna is analyzed. The method is based upon the integral equation formulation. The input impedance of the rectangular microstrip antenna is calculated as a function of the thickness and relative permittivity of a dielectric cover, after solving the integral equations by Galerkin's method. Computed results for the input impedance are presented and some are compared with the available experimental data. It is shown from the computed results that the resonant frequency and input impedance are sensitive to variations of the cover parameters. Because of the limited bandwidth presented by the rectangular microstrip antenna, the effect of the dielectric cover has to be carefully taken into account in the design of the antenna. Fan Zhibo: born in March 1963, Ph. D. Current research interest is in microwave and antennas     

Input impedance of a tunable rectangular microstrip antenna

A rigorous analysis of the input impedance of a tunable rectangular microstrip antenna is presented. First the scattered electromagnetic field due to the patch current is derived by using Fourier transforms. Then Pichmond's reaction integral equation in conjunction with the method of moments is used to derive the surface current on the patch. The patch current is used to predict the input impedance properties of the microstrip antenna. Numerical results for input impedances are presented. Some of these results are compared with the measured data available in the literature. Huang JingXi: born in Nov. 1937. Prof. Current research interest is in Microwave and Antennas     

一种新型小型宽带微带天线的设计

随着WLAN与蓝牙技术的发展,2.4 GHz频段越来越受到关注,因此,设计了一种新型的应用于2.4 GHz频段的天线.该天线结构紧凑,可以方便地植入无线通信设备中,有较强的实用性.它通过在矩形微带天线的辐射贴片上加载窄缝隙和一些谐振单元,利用直接或间接耦合作用,来实现微带天线的小型化宽频带.其阻抗带宽达到了885 MHz(2 010~2 899 MHz,回波损耗小于-10 dB),辐射方向图表明该天线性能较好,增益达到了6.7 dBi.     

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.     

一种新型超宽带微带天线的设计

针对当前无线通信中的热点之一超宽带天线进行研究,提出了一种简单的新型超宽带微带天线结构,并利用电磁仿真软件CST进行仿真验证.仿真结果表明,该天线可在3～25 GHz的频段内达到驻波比,不仅覆盖了FCC所提出的频段,更大大扩展了可用频段范围.同时,该超宽带天线结构整体辐射性能较好,基本符合超宽带通信对天线的要求.     

一种双频微带天线的分析与设计

对平行双缝微带天线进行了理论分析,设计了一种平行双缝的双频微带天线,并利用仿真软件HFSS 10.0对天线的特性进行了仿真验证。结果表明,在天线驻波比VSWR≤2.0时,该天线工作的频段分别为1.77～2.17 GHz和2.71～2.94 GHz,且天线的相对带宽分别达到20.31%和8.12%,天线的整体辐射性能良好,且结构简单易于实现。所设计的天线可以作为双频宽带天线,用于无线通信系统中     

Hankel transform domain analysis of dual-frequency stacked circular microstrip antennas

This paper presents an accurate and efficient method for the computation of resonant frequencies and radiation patterns of a dual-frequency stacked circular microstrip antenna. The problem is first formulated using the Hankel transform domain approach and expressions are obtained for the Green's function in the Hankel transform domain, which relates the electric surface currents on the circular disks and tangential electric field components on the surfaces of the substrates. Then Galerkin's method together with Parsebal's relation for Hankel transformation is used to solve for the unknown currents. In the derivation process, the resonant frequencies are numerically determined as a function of the radii of two circular disks and thicknesses and relative permittivies of two substrates. Finally, the far-zone radiation patterns are directly obtained from the Green's function and the currents. The numerical results for the resonant frequencies and radiation patterns are in excellent agreement with the available experimental data corroborating the accuracy of the present method. Huang Jingxi: born in Nov. 1937, Professor     

新型微带反射阵列天线单元设计与研究

采用单层方环和圆贴片的复合结构作为微带平面反射阵列天线的单元,利用Ansfot HFSS仿真软件分析了单元的相移特性,并以此为阵元设计仿真了一个X波段49单元微带反射阵列天线。仿真结果显示,在中心频率10 GHz处,阵列天线的增益达到19.5 dB。在(8.5—11.5)GHz的频带上增益跌落小于3 dB,半功率波瓣宽度为13°,实现了高增益和宽频带性能。     

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S11＜-10 dB阻抗带宽达到了42.8%(从2.45 GHz～3.80 GHz).     

双口圆极化微带天线的CAD设计

介绍了应用Serenade和Ensemble软件进行微波电路计算机辅助设计的方法 ,并以双口圆极化微带天线为例 ,讨论了电路的设计过程和设计结果     

基于腔模理论的小型双频宽带微带天线的研究与设计

利用腔模理论对一端封闭的小型化微带天线进行了理论分析,同时结合大量仿真实验数据分析,对传统矩形微带天线尺寸的计算公式进行了修正,并通过仿真结果对修正后公式的合理性进行了说明。在小型化的同时,为了提高天线的带宽,设计了一种折叠双层结构的天线。用HFSS10.0进行仿真后的结果表明,在1.15~1.21 GHz和2.52~2.62 GHz这2个频段上的相对带宽分别达到5.2%和4.1%,并获得了较高的增益和良好的辐射一致性。实现了小型化天线的宽带及双频特性。     

基于微带谐振法的介电常数无损伤测量

为了能够简便且无损伤地测量介质的介电常数,介绍了一种基于微带谐振法的介电常数无损伤测量方法,测量装置采用四分之一波长型阶跃阻抗谐振器(stepped impedance resonator,SIR)以及背面缝隙耦合的馈电结构,使得测量装置不仅尺寸小巧而且易于贴近待测介质表面进行非破坏性测量.待测介质的介电常数由待测介质的厚度和测量前后谐振频率的变化决定,三者的函数关系式由三维电磁仿真以及三维数据拟合获得.此外,设计并制作了一款谐振频率在2 GHz频段的实物装置,实测了6种样品的介电常数,测量结果与安捷伦E4991A测试仪的测量值进行比较.根据实测比对,该测量装置的相对测量精度在±6％.最后,仿真研究了接触面缝隙带来的测量误差,并给出了相应的参考曲线.     

平面波照射下屏蔽腔内滤波器的分析

电磁波会通过屏蔽腔上的孔缝耦合到腔内并在电路板上激励起干扰电压,影响电子器件的正常工作。该文采用时域数值仿真,计算了一个微带线耦合滤波器分别在自由空间和屏蔽腔内时,在平面波的照射下端口电压响应,并通过Fourier变换得到频域响应。计算了不同入射电场方向、滤波器在屏蔽腔内的不同摆放位置对端口电压的影响,得到了各种情况下端口电压随频率的变化曲线。结果表明,放置在屏蔽腔中时,受屏蔽腔谐振特性的影响,滤波器的散射参数会变差,端口电压的频率响应也由自由空间的连续分布变为分立的谐振峰。在放置电路板时应尽量避免使滤波器的走线方向和开缝的方向垂直,同时还要考虑不同位置对端口电压的影响。     

超宽带宽缝天线的设计与仿真

改进了一种基于宽缝微带天线结构的超宽带天线.利用Ansoft公司的HFSS对其进行了仿真计算,给出了反射损耗曲线和辐射方向图.该天线采用较低的介电常数(ε=2.2)和薄基板(h=0.8mm),获得了150%的阻抗带宽(S11≤-10 dB),频率范围是1.40~9.69 GHz.仿真结果和理论结果相符.     

应用于 C波段的宽带圆极化微带天线设计

圆极化天线具有可接收任意极化电磁波的优点而被广泛使用,为满足通信需求,宽带圆极化天线应运而生。通过对矩形贴片天线进行结构调整得到一种新型宽带圆极化天线,使用电磁仿真软件CST对此天线进行全波时域仿真分析。仿真结果表明,该天线工作频段为3．8～8．1 GHz,在通带内轴比参数AR＜3的带宽为4～8 GHz,有效地拓宽了带宽。     

导线连接箱体内电路上耦合干扰电流分析

应用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法对电磁干扰脉冲作用下,导线连接屏蔽箱体内电路上的耦合干扰电流进行了建模和仿真模拟。结果表明,当有导线穿过屏蔽箱体时,箱体内电路上的耦合干扰电流会显著增强,连接导线的长度、电磁干扰脉冲的入射角度对箱体内电路上的干扰电流都有影响。并提出了一种用开口金属环抑制这种干扰电流的方法。     

遥测胶囊微带天线的设计

针对遥测胶囊工作在人体消化道中的特点,为遥测胶囊设计了一种新型的微带天线,用于和外部数据接收存储器通信,工作频率为915 MHz波段(ISM波段).为了模拟天线在人体消化道内的工作环境,计算模型采用了真实的三维人体数字模型.基于时域有限差分算法,讨论了天线的设计参数,分析比较了天线在自由空间中和人体消化道内的谐振频率、方向图等特性,计算了天线在人体消化道内的比吸收率,求出了最大允许输入功率.结果表明,该天线完全满足遥测胶囊的实际应用要求.     

考虑埋置效应对地震输入的修正方法

结合某核电站泵房半埋置式结构特点,分别分析使用经验公式法和数值分析法计算地震输入的局限性,指出直接采用基岩地表的地震动输入计算半埋置结构往往过大.为此提出一种考虑半埋置效应的地震输入的修正方法.该方法需要已知人工边界处土体节点地震位移和速度,然后通过对地震加速度时程进行积分,得到底层深度处土体速度和位移时程曲线.     

FDTD全波分析缺陷地结构微带线的高效算法实现

缺陷地结构（defected ground structure, DGS）具有慢波、高阻抗等特性,是近年来微波电路设计领域的一个研究热点,在运用传统时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法分析DGS时,因Courant稳定性条件其计算效率受限。提出将一种弱条件稳定的混合隐显式FDTD(hybrid implicit-explicit FDTD, HIE-FDTD)方法经变换应用于分析具有缺陷地结构的微带平面电路,同时用传统FDTD方法的仿真结果与该方法的结果做比较。数值结果表明,该HIE-FDTD方法显著节省了计算时间,是一种高效可行的算法。另外还提出了适用于该方法的吸收边界条件的具体实现方案。     

分析Laplace问题的重叠和不重叠区域分解法

介绍了求解Laplace方程的重叠和不重叠区域分解法,研究了重叠域大小与迭代收敛性的关系,比较了重叠和不重叠区域分解法的迭代次数.作为两种方法的应用,采用直线法结合有限差分法分别提取了有限厚度平面导体传输线的电容参数,并与已有结果进行了比较.