阻带可控陷波超宽带天线的设计与时域分析

针对传统陷波结构只能在单个频点上实现陷波的局限性,文中通过使用开路槽线方法,提出和实现了一种阻带带宽可控且矩形度良好的微带馈电陷波超宽带天线.通过在超宽带天线U形辐射贴片上添加两个L形开路槽线和在馈线端添加一个U形槽线来实现陷波特性,通过调节两个L形开路槽线与U形辐射贴片的耦合间距来控制陷波阻带的带宽.除了阻带5.1～5.8GHz频段之外,该天线在3.1～10.6GHz超宽带频段内获得了很好的宽带阻抗匹配.文中还对该陷波超宽带天线进行了时域分析,计算了天线相关系数和脉冲宽度拉伸比.测量与仿真结果吻合良好,说明该陷波天线能有效地应用于超宽带系统.     

加载电阻和开不等长矩形槽的Vivaldi天线

提出了一种新型的指数型渐变槽线天线(即Vivaldi天线或ETSA,exponential tapered slot antenna)。在传统Vivaldi天线的基础上,对两个地方进行改进:一是在天线的指数槽底部加载电阻,二是在天线辐射区开对称的三个不等矩形槽。主要目的是改进天线的低频段性能。该加载电阻的开槽Vivaldi天线的尺寸为150 mm×150 mm,采用的介质基板是介电常数4.4、损耗正切0.02的玻璃纤维环氧树脂板(即FR-4板)。运用Ansoft HFSS14电磁仿真软件对结构进行优化分析,设计并制作了一款工作在0.8~3.8 GHz(实测)的改进型Vivaldi天线。该天线在带宽范围内具有良好的定向辐射特性。     

加载电阻和开不等矩形槽的Vivaldi天线

本文提出了一种新型的指数型渐变槽线天线(即Vivaldi天线或ETSA,Exponential Tapered Slot Antenna)。在传统Vivaldi天线的基础上,对两个地方进行改进：一是在天线的指数槽底部加载电阻,二是在天线辐射区开对称的三个不等矩形槽。主要目的是改进天线的低频段性能。该加载电阻的开槽Vivaldi天线的尺寸为150mm*150mm,采用的介质基板是介电常数4.4,损耗正切0.02的玻璃纤维环氧树脂板(即FR-4板)。运用Ansoft HFSS14电磁仿真软件对结构进行优化分析,设计并制作了一款工作在0.8-3.8GHz(实测)的改进型Vivaldi天线。该天线在带宽范围内具有良好的定向辐射特性。     

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%.     

基片集成波导与微带线的过渡研究

基片集成波导与微带线的过渡问题是基片集成波导应用的一个重要前提,为了提高两者的能量传输效率,通过阻抗匹配分析,设计了SIW渐变式过渡结构和2种微带渐变式过渡结构,并讨论了2种微带渐变式结构中参数变化对传输性能的影响。实验结果表明,当过渡系数取3~4或指数系数取0.10~0.15时,2种微带渐变式过渡结构具有较好的传输性能。所加工的2种转接器的回波损耗均优于13 dB,带宽均超过了4.0 GHz,实现了较宽的带宽和较好的传输性能,可以广泛地应用于SIW器件的设计和测试中。     

一种紧凑型超宽带微带天线的研究

设计了一种新颖的小型微带结构的超宽带天线,采用共面波导馈电结构,金属底板的槽型边缘被设计成对称的多边形以获得超宽带频率特性. 通过FDTD数值计算方法获得了最佳的天线几何尺寸并根据设计结果加工制作了天线模型. 计算结果和实际测试结果吻合良好,并表明该天线的S11<-10 dB阻抗带宽达到了117%（从2.75 GHz到10.5 GHz）.     

应用于数字电视系统的双极化Vivaldi天线

本文提出了一种具有高端口隔离度的双极化正交Vivaldi天线.在没有电流接触的情况下,以十字形交叉的形式将两个Vivaldi天线正交放置来实现双极化天线结构.为了满足低端带宽要求,同时改善低频辐射特性,提出了一种新颖的指数渐变槽边缘(ETSE)结构.两条微带馈线用于实现每个极化端口的独立馈电.测试结果与仿真结果吻合良好.所提出的天线实现了-10dB的回波损耗带宽为470-794MHz,并且在正交方向上显示了稳定的辐射性能.测试显示两个极化之间的隔离度优于25dB,并且在工作频带上的增益在1.57至7.18dBi之间.所提出的天线可以用于数字电视(DTV)系统.     

一种可用于卫星通信的微带天线阵元

通过计算机仿真对微带贴片天线的阻抗和辐射性能进行了仔细的研究，找出了一些微带贴片几何尺寸与天线特性参数之间的关系，在此基础上提出了一种可用于VSAT站基本上满足C波段卫星通信对频率、带宽、极化、隔离等要求的微带天线阵元的结构。     

2．4GHz波段微带发夹型带通滤波器设计与馈电研究

介绍了微带发夹型带通滤波器的基本原理,基于ADS软件设计了微带发夹型带通滤波器,实测与仿真结果吻合较好,中心频率为2．4GHz,相对带宽大于5％,适用于短距离无线通信频段。研究了微带发夹型带通滤波器直接馈电的3种形式对S参数仿真结果的影响,均匀阻抗馈电、高低阻抗馈电、阻抗渐变馈电3种形式的馈电的仿真结果都满足设计要求,采用高低阻抗、渐变阻抗馈电的S参数仿真结果大体一致,略优于均匀阻抗馈电。设计的微带发卡带通滤波器具有设计简单、结构紧凑、插损较小的优点,可用于短距离无线通信。     

一种小型化RFID标签天线的仿真设计

针对射频识别(RFID)标签天线小型化的实际需求,设计了一种折叠印刷偶极子天线结构,采用镜像补偿技术改善了天线的辐射特性.从实际制作的角度详细研究了天线的介电常数和结构尺寸等参数变化对其特性参数的影响,如中心频率、S11特性、一定条件下的绝对带宽和相对带宽等.在此基础上给出了可工作于915 MHz的小型化天线,具有较好的S11特性和方向性.当驻波比小于2时,天线的工作带宽达到88 MHz,其相对带宽为9.6%.设计的天线尺寸约为30 mm×44 mm,小于国内外文献中所提到的天线尺寸.     

银杏叶状仿生天线的构想与设计

文章运用仿生学的一些原理和知识,设计了一种基于圆形贴片的小型化宽带印刷微带天线,天线由基板、贴片、接地板三部分组成,贴片部分模仿银杏树叶的形状。介绍了微带贴片天线的工作原理以及描述天线性能的一些参数,对各种实施方案作出分析,通过HFSS9.2建模,对天线的各类参数进行了细致的调节,研究了天线各部分尺寸参数变化对其性能的影响。通过仿真过程,结果表明:天线只能在2-3GHz左右的频带范围内满足驻波比小于2以及方向性比较好的要求;但在更高的频率范围内的仿真结果却不尽人意;比对分析后选定了最佳的参数,制作出的实物也证明了此种仿生天线的设计是可行的。这种设计在一定程度上改善了天线的性能。研究表明,利用仿生学的知识解决天线设计中遇到的问题是可行的,仿生类天线今后或许可以成为一个有很大发展空间的研究领域。     

等效电路法在Vivaldi天线设计中的应用

为实现突破反复实验设计的传统方法,设计了微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线.该天线馈电部分的设计采用等效电路法,借助计算机辅助设计手段优化天线结构,对制作的实验样机进行了测试.最后,分析了加工工艺对该天线设计参数的影响.该天线工作频段为3.1～10.6 GHz,在整个频段内天线增益超过8.5 dB,3 dB波束宽度超过40度,辐射效率达到了81%,满足FCC规定的超宽带天线的指标.     

基于 Matlab 的数字通信系统原理与控制仿真实验

为了优化当前通信系统运行参数、 提高通信性能, 提出基于 Matlab 的数字通信系统原理与控制仿真实验方法。 构建数字通信系统仿真模型, 并分析其运行的基本特性。 将数字通信系统仿真程序划分为仿真建模、实验以及分析 3 个步骤, 并分别进行分析。 在数字通信系统和通信仿真技术基础上, 引入 Matlab 实现数字通信系统原理与控制仿真实验。 依据 Matlab 软件中通信工具箱设计界面, 将 Matlab 的仿真实验划分为基于Simulink 平台的时间流仿真实验和基于 Matlab 工作空间的数据流仿真实验。 选择数字信号基带在传输过程中的误码率作为实例开展数据流仿真实验。 将自适应天线研究作为实例开展时间流仿真实验。 实验结果表明,Matlab 工具能在数字通信系统仿真测试中灵活调整系统参数, 使系统运行效果达到最优。     

Investigation of a Novel Compact Microstrip Antenna for Radiotelemetry Capsules Based on FDTD

The objective of this paper is to design a microstrip patch antenna for the miniature electro-capsule communicating with external recorder at 915 MHz located in Industry, Science, and Medical (ISM) bands. Microstrip antenna design parameters, resonance characteristics and radiation patterns are evaluated using the finite-difference time-domain (FDTD) method. The effects of location of feed point and human body are analyzed, and the radiation performances of the proposed antenna are estimated in terms of radiation patterns. Finally, specific absorption rate (SAR) computations are also performed, and the peak 1-g and 10-g SAR values are calculated. According to peak SAR values, the maximum delivered, power for the designed antenna was found so that the SAR values of the antennas satisfy ANSI limitations.     

一种U形地板、 半圆环形馈源终端的超宽带天线设计

设计一种U形地板、 半圆环形馈源终端的超宽带天线, 并分析扇形半径、 半圆环内径和外径、 U形结构地板上矩形的长和宽等参数变化对天线性能的影响. 天线由半圆环形馈源终端、 共面波导馈线和U形结构地板构成, 采用共面波导方式馈电. 结果表明, 设计的天线具有超宽带性能, 有效工作带宽为3~12.9 GHz, 尺寸为20 mm×20 mm, 辐射特性和增益特性良好, 可应用于超宽带无线通信终端设备中.     

双弯折线天线谐振特性的数值研究

提出一种新型单极子天线,天线的辐射主体由双弯折线构成,通过矩量法研究天线的谐振特性.通过比较分析,得到了天线谐振频率、谐振点电压驻波比、带宽以及输入阻抗随不同几何参数的变化规律.研究结果为此类偶极型天线的小型化设计提供了依据.     

卫星光通信中接收天线的性能分析

为了获得高性能的接收天线以改善卫星光通信的系统性能,基于电磁波辐射理论,分析了接收光学天线的重要参数,研究了卫星光通信中使用单个光学天线及光学天线阵的性能.对单个光学天线的设计进行了优化,分析了单个光学天线及光学天线阵的相关参数之间的关系.通过仿真,不仅论证了星间激光通信需要极精确的指向角度,且可得出结论,在星间激光通信系统的光学终端中使用光学天线阵具有更大的优势.     

多模块构架式空间可展开天线结构参数优化

为降低卫星天线的发射成本,提高天线的展开刚度,以多模块构架式空间可展开天线结构的质量和1阶固有频率为目标函数,基于误差反向传播（BP）神经网络和遗传算法对天线的结构参数进行了优化.运用ANSYS软件对支撑桁架的结构参数进行了数值模拟,得到了与设计变量对应的目标函数值;通过正交试验设计,构建了用于神经网络训练和检验的样本集;按照BP算法的基本思想,调整网络模型的参数,建立了用于优化的预测模型;采用分目标乘除法,将多目标优化问题转变成单目标优化问题;采用遗传算法进行了优化分析,得到了支撑桁架各杆件的设计参数.结果表明：该优化方法在降低天线质量的同时,使结构的刚度得到了提高,为天线的结构设计提供了参考.     

一种生命探测装备的超宽带天线设计

通过Ansoft HFSS电磁软件对天线模型参数进行仿真和优化,设计了一款新型电磁偶极子宽带天线。该天线阻抗带宽2~4GHz、前后比达10 d B,体积小。测试结果表明其性能指标满足设计需求,并已应用到生命探测装备中。     

介质埋藏贴片对称振子天线

为研究新型介质埋藏八木天线提供实验和理论基础,运用微带线技术、天线原理和微带贴片天线理论,研究出了一种介质埋藏式贴片对称振子天线的结构形式. 该结构形式是在变形的微带线正面,无缝隙覆盖一层与基片相同的介质而形成的,它将天线的金属部分完全埋藏于介质中,除了具有与微带振子天线性能相似的特点外,还明显地缩短了天线的长度. 数值仿真决定了其结构,得出了其性能参数,并进行实物天线的实验测试. 测试结果证明了此种结构的合理性.