具有带阻特性的可穿戴超宽带单极子天线的研究

为降低窄带信号对超宽带的干扰,对具有带阻特性的超宽带天线进行了研究,提出了一种对WiMAX频段具有带阻特性的超宽带单极子天线.该天线采用了聚四氟乙烯玻璃纤维柔性材料作为介质基板,以铜作为辐射贴片和接地板材料,通过在天线的辐射贴片上刻蚀出开口谐振环,使得天线在3.25-3.9 GHz频段出现阻带,有效抑制了WiMAX无线通信(工作频段为3.3-3.7 GHz)窄带信号对超宽带的干扰.天线的整体尺寸为32 mm×40 mm×0.8 mm.仿真分析结果表明,天线带宽为2.7-12.3 GHz,阻带为3.25-3.9 GHz,实现了辐射方向图H面的全向特性和E面稳定性.通过建立人体组织模型,改变天线与人体的距离对天线工作特性进行对比分析,验证了可穿戴天线的可行性.     

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。     

一种具有ISM频段阻带特性的超宽带天线

为了降低 5.725-5.850 GHz 的窄带 ISM (Industrial Scientific Medical)频带信号对超宽带(UltraWideband)信号传输的影响,设计了一种新型的小型平面印刷超宽带天线,该天线由50 Ω同轴线馈电,在3.1-10.6 GHz的频带内具有良好的谐振效果和方向性.对该天线进行陷波处理,设计了一个近似U型的陷波槽,对陷波槽陷波原理进行了分析,并且对陷波槽的尺寸进行了优化,实现了在5.8 GHz 的ISM频段的阻带特性.仿真和测试结果均表明,带宽覆盖了3.1-10.6 GHz,测试表明实际的带阻频段为5.6-6.2 GHz,覆盖了频率为5.725-5.850 GHz的ISM频段.此天线可适用于5.8 GHz信号干扰的超宽带应用环境.     

三角环嵌套型双极印刷多频天线的仿真与实验

提出了一种多个三角环嵌套结构的多频天线模型及其应用实例。天线为双极印刷电路结构,每极由四个三角环单元嵌套而成,采用平衡微带线馈电,整个天线印制在介质材料的两侧。采用电磁仿真软件CST Microwave Studio?软件进行仿真分析,得到了三角环的结构参数与输入反射损耗之间的规律。设计了一个可以工作于四个频段（2.4/3.5/5.2/5.8GHz）的多频天线,制作了天线的实物并在微波暗室内进行测试,仿真与实验结果表明,该型天线能工作于4个频段,在每个频段内都具有H面全向特性,且天线尺寸仅为30mm?0mm,仅相当于工作于相同最低频段的对称振子长度的51%,具有小型化的效果,可以广泛应用于WLAN和WiMAX领域。     

双频段射频识别印刷天线

提出一种新型结构的双频段射频识别(RFID)印刷天线.该天线由共面波导(CPW)馈电,工作于2.45 GHz和5.80 GHz 两个RFID频段.实测的阻抗带宽在2.45 GHz和5.80 GHz两个频段处,分别达到了32.0%和9.8%.该天线结构简单,尺寸为40 mm×40 mm,易与有源器件和微波单片集成电路集成在一起.最后,给出了该天线的详细设计及试验结果,并进行了讨论.     

一种新型双频宽带八单元5G手机天线设计

针对无线通信设备对MIMO天线多频段,结构简单和高隔离度的要求,研究提出了一款用于5G手机的新型双频宽带八单元多输入多输出(MIMO)天线;天线基板采用FR4材质,整体尺寸为150 mm×75 mm×0.4 mm;天线“U”型辐射单元加载在基板的一面,尺寸仅为10 mm×3.6 mm,每个单元被馈源分为两个部分,分别产生3.5 GHz和4.9 GHz两种谐振模式;同时,在金属板的一面,通过刻蚀矩形槽的方式,改变电流有效路径和阻断单元间的电流传输,以增加工作频带带宽和减弱单元间的耦合程度;仿真和实测结果表明：当S11小于-6 dB时可以覆盖3.3～3.6 GHz和4.8～5.1 GHz,天线单元间隔离度优于13.6 dB,辐射效率达到67%以上。与传统天线相比,天线在结构,带宽,隔离度等方面具有优势,具有良好的应用前景。     

新型缝隙加载陷波三频微带天线

设计了一种基于陷波结构的三频微带印刷天线,以平面单极子天线为基础,采用共面波导馈电,通过在辐射贴片和微带线上加载缝隙实现了天线的三频特性。用电磁仿真软件HFSS12对天线进行设计优化,根据仿真结果制作了天线样品,测试结果与仿真结果吻合较好。天线回波损耗大于10dB的工作频段为1.85～2.53GHZ,3.14～4.38GHz和4.87～5.93GHz,可以很好地覆盖Bluetooth(2.4～2.48GHz),WiMAX(3.4～3.6GHz)和WLAN(5.15～5.825GHz)3个频段。在工作频带内阻抗特性和方向图特性良好,可以满足无线通信的要求。     

一种具有高隔离度的毫米波双极化天线

首先介绍了工作于60 GHz的单极子天线,其工作带宽为55.6~64.9 GHz。然后提出一种工作于60 GHz的毫米波双极化天线,该天线由两个垂直正交放置的U型单极天线组成,利用其相互正交的极化方式,提高了两个端口间的隔离度。所设计的天线尺寸为3.6 mm×6 mm,介质基板的厚度为0.2 mm。优化后的天线能工作在53.2~67 GHz频段内,带宽较宽,且在工作频段内具有较好的辐射特性,天线单元间的隔离度达到了30 d B以上。     

印刷型多频缝隙天线的设计与实现

设计了一种可以同时工作在四个频带的印刷型缝隙天线,该天线是在三角形辐射单元的基础上加载水平缝隙得到的。馈电结构为共面波导形式。采用电磁仿真软件CST Microwave StudioR○软件分析了天线的表面电流,并得到了缝隙结构参数对天线通频带的影响。设计了一个可以工作于四个频段(1.8/2.4/3.5/5.2 GHz)的多频天线,制作了天线样机并在微波暗室内进行测试。仿真与实验结果表明,该型天线能够工作在4个频段,天线在工作频带内具有H面的全向辐射特性.该天线的尺寸仅为44 mm×48 mm,且为单面印刷形式,具有小型化、低层本和易于加工的特点,可以广泛应用于移动通信系统的无线终端。     

用于全球定位系统终端的小型化四臂螺旋天线

设计一种工作在全球定位系统(GPS)L1频段小型化四臂螺旋天线.该天线由弯折的螺旋臂和双层馈电网络组成,与传统的半波长四臂螺旋天线相比,不仅缩短了螺旋臂的长度,而且有效利用了接地面的尺寸,从而在紧凑的空间内仍能保持较高的顶点增益.天线尺寸为20 mm×20 mm×21 mm(0.10λ_0×0.10λ_0×0.11λ_0,λ_0为中心频率1.575 GHz时对应的波长).实测结果表明,|S_(11)|≤-10dB的阻抗带宽为2.9%(1.555～1.600 GHz),轴比≤3 dB的圆极化带宽为14%(1.386～1.602 GHz),在L1频段中心频率处的顶点增益达到4.15 dBi.因此,可应用于小型化的全球定位终端设备中.     

一种应用于WLAN/WiMAX的双频天线

文中设计了一种应用于WLAN和WiMAX的双频微带天线,天线采用共面波导馈电,由2个伞形偶极子贴片产生2个带宽,该天线印刷在尺寸为20 mm×30 mm×1.6 mm、介电常数为2.65的聚四氟乙烯介质基板上.利用高频结构仿真软件HFSS对所设计的天线进行仿真和分析,通过对影响天线性能的关键参数进行研究和分析,并对该天线进行优化,得出该天线的具体尺寸.仿真和实验结果表明,该天线的-10 dB的阻抗带宽分别为1 700 MHz（2.3~4 GHz）和1 000 MHz（5~6 GHz）,能够满足WLAN（2.4~2.484 GHz/5.15~5.35 GHz/5.725~5.825 GHz）和WiMAX（2.5~2.69 GHz/3.4~3.69 GHz/5.25~5.850 GHz）的通信需求以及低端UWB通信需求.该天线结构简单,体积小,在工作带宽内有很好的全向辐射特性和较高的增益.     

一种平衡微带线馈电的宽带八木天线

提出了一种平衡微带线馈电的宽带印刷型八木天线,该天线具有剖面低、带宽宽、馈电简单的优势。使用CST Microwave Studio软件分析了天线的金属表面电流,建立了与天线辐射特性等效的对称振子阵列模型,解释了天线的辐射原理。根据仿真分析结果制作了天线样机并进行了测试,该天线可以在1.62~2.35 GHz的频率范围内满足反射系数低于-10 dB。在工作频率范围内的增益约为5 dBi,其尺寸仅为100 mm×38.5 mm×1 mm,可以应用于无线通信领域。     

组合树枝型三频微带天线的设计研究

在传统单极子天线的基础上,采用三种树枝型枝节的组合,设计出一种工作于S、C、X波段的三频点微带天线。天线的辐射枝节尺寸为23 mm×27 mm,工作于2.5 GHz、4.7 GHz、8.1 GHz三个频段。仿真及实物测试结果表明,天线在2.5 GHz处最小回波损耗为-22.4 d B,带宽435 MHz;在4.7 GHz处最小回波损耗为-26.3 d B,带宽454 MHz;在8.1 GHz处最小回波损耗为-23.3 d B,且实现了7~10.1 GHz的超宽带。该三频微带天线在无线局域网(WLAN)和超高频通信系统中将有较好的应用前景。     

具有双陷波特性的UWB贴片天线设计

考虑到超宽带（UWB）无线通信系统对现有无线通信系统工作的影响,设计一种具有IEEE WiMAX和IEEE WLAN双陷波特性的超宽带天线.该天线尺寸大小为1.0 mm×20 mm×25 mm,采用扇形阶梯状贴片作为主辐射单元,通过在该辐射贴片上嵌入L形和半圆环形槽缝来实现陷波特性,并且在主辐射单元2边增加附加矩形贴片来展宽天线阻抗带宽.仿真实验结果表明：天线的阻抗带宽为3.0~12.9 GHz,同时具有3.3~3.8 GHz和5.2~5.8 GHz双陷波,平均增益约为4.5 dB,并具有稳定的准全向性辐射特性.该天线能够满足多种超宽带通信系统的应用要求.     

一种新型四陷波超宽带天线的设计

设计了一种新型的结构紧凑的四陷波超宽带天线.天线的基本结构由U型辐射贴片、渐变微带馈线和半椭圆形地板组成.通过蚀刻对称的L型槽来抑制WiMAX的干扰;蚀刻圆环形互补开口谐振环(CSRR)以滤除上边带WLAN和下边带WLAN;以及对称的C型枝节来达到在X-band的陷波特性.实验结果表明,天线在超宽带2.58～13 GHz频段内电压驻波比小于2,同时在3～3.8 GHz、5～5.37 GHz、5.6～6.1 GHz和7.15～7.8 GHz四个频段内具有陷波抑制作用,在其余UWB频段内具有良好的辐射特性.天线尺寸小,仅为20×30 mm2.     

一种小型化树杈形缝隙Vivaldi天线的设计

设计了一种3.4~7.6 GHz频段的超宽带高增益低交叉极化的小型化Vivaldi天线。该天线是在传统Vivaldi天线基础上引入树杈形缝隙结构设计而成的新型Vivaldi天线。通过在辐射片引入树杈形开缝结构,改善了天线表面的电流,使其汇聚于缝隙附近,从而提高天线的辐射性能,改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽。仿真结果表明该小型天线在3.4~7.6GHz的频率范围内驻波比小于2,以5.4 GHz为中心频点的有效带宽达到4 GHz,在中心频点5.4 GHz增益为6.2 d B且交叉极化低于-20 d B。天线的尺寸仅为30 mm×30 mm。在此基础上加工并制作了天线样件,实测结果和仿真吻合良好,可以应用于无线通信系统中。     

双极化圆柱介质谐振器天线设计与实验研究

全极化数字相控阵天线具有波束扫描灵活、抗干扰能力强的优点,已成为以飞行器为载体的雷达天线领域的发展趋势之一。考虑到安装平台的限制,天线单元是相控阵天线的关键部件,研制适合工程应用的双极化天线单元具有重要意义。提出以双极化介质谐振器天线为全极化数字相控阵天线单元的设计方案;该方案具有辐射效率高、结构简单、易于馈电、体积小、极化端口隔离特性好等性能。设计了一种带有金属反射板的双极化圆柱形介质谐振器天线单元,采用全波电磁仿真软件对天线单元进行设计和优化,开展了天线单元的加工和性能测试工作。在4.95~5.05 GHz的带宽内,驻波比均小于2;天线的极化端口隔离度约为-20 d B;测试的天线波束宽度约大于80°,增益约大于6 d B,交叉极化电平约为-20 d B。天线的性能达到预期的指标要求,适合于实际工程应用。     

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。