Bandwidth optimization of a Planar Inverted-F Antenna using binary and real coded genetic algorithms

With the exponential development of mobile communications and the miniaturization of radio frequency transceivers, the need for small and low profile antennas at mobile frequencies is constantly growing. Therefore, new antennas should be developed to provide larger bandwidth and at the same time small dimensions. Although the gain in bandwidth performances of an antenna are directly related to its dimensions in relation to the wavelength, the aim is to keep the overall size of the antenna constant and from there, find the geometry and structure that give the best performance. The design and bandwidth optimization of a Planar Inverted-F Antenna (PIFA) were introduced in order to achieve a larger bandwidth in the 2 GHz band, using two optimization techniques based upon genetic algorithms (GA), namely the Binary Coded GA (BCGA) and Real-Coded GA (RCGA). During the optimization process, the different PIFA models were evaluated using the finite-difference time domain (FDTD) method-a technique belonging to the general class of differential time domain numerical modeling methods.     

Bandwidth optimization of a Planar Inverted F Antenna using binary and real coded genetic algorithms

With the exponential development of mobile communications and the miniaturization of radio frequency transceivers, the need for small and low profile antennas at mobile frequencies is constantly growing. Therefore, new antennas should be developed to provide larger bandwidth and at the same time small dimensions. Although the gain in bandwidth performances of an antenna are directly related to its dimensions in relation to the wavelength, the aim is to keep the overall size of the antenna constant and from there, find the geometry and structure that give the best performance. The design and bandwidth optimization of a Planar InvertedF Antenna (PIFA) were introduced in order to achieve a larger bandwidth in the 2 GHz band, using two optimization techniques based upon genetic algorithms (GA), namely the Binary Coded GA (BCGA) and RealCoded GA (RCGA). During the optimization process, the different PIFA models were evaluated using the finitedifference time domain (FDTD) methoda technique belonging to the general class of differential time domain numerical modeling methods.     

一种适用于相控阵的超宽带双斜方形天线

宽频带是当前天线领域的研究热点之一.目前在相控阵系统中应用最广泛的印制天线有八木天线、领结型天线等.论文提出一种具有超宽带宽的新型传输带-馈线的印制天线,该天线由两个具有不同长度的平行类斜方形偶极子组成.其具有尺寸小,超宽带宽、较宽的波束宽度、增益高及前后比高等优点.通过仿真得到的VSWR和远场辐射方向图分别验证了该天线的特性.在相控阵和宽频带无线通信等领域具有良好的应用前景.     

金属器件对手机内置不同类型天线性能的影响

为研究当今移动终端金属器件对内置多频天线电磁特性的影响,提出平面倒F(planar inverted F antenna,PIFA)、单极、低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)在直板手机模式下,重点从天线的谐振频率、带宽和增益3个参数角度出发,分别研究了金属器件:扬声器、电池与3种不同类型天线的相对关系,以及对天线性能的影响。总结出3种不同类型的内置手机天线对终端环境的抗干扰特性。综合结果表明,PIFA、单极、LTCC天线的抗干扰特性依次增强;制作的实际模型与测试验证的仿真结果基本吻合。     

共面波导馈电的宽带矩形边蝶形缝隙天线

为了展宽平面缝隙天线的带宽,设计了一种新型的共面波导馈电的宽带缝隙天线,并采用基于时域有限差分法的软件进行了分析.通过对天线尺寸参数进行优选,有效展宽了该缝隙天线的阻抗带宽,其-10 dB阻抗带宽可达67%.同时该天线在所计算的频带内,具有较稳定的方向图.另外还给出了该种天线与其它结构近似天线的比较数据.计算结果表明：采用这种新型天线结构和优选的尺寸参数,可以明显地展宽缝隙天线的带宽.     

基于矩形槽切换的宽带平面方向图可重构天线

针对阵列天线频带窄的缺点,在参差调谐法的基础上,通过在有源单元上引入开关可控矩形槽的方法,使天线工作在两个相邻的频带,从而达到天线总体带宽的展宽。根据该类型天线单元的谐振特性,研究了开关可控矩形槽展宽频带的原理,并设计了引入矩形槽的平面方向图可重构天线。实验结果表明:该天线可以工作在频率范围为2.21～2.49GHz的频段上,-10dB下的相对带宽约为11.6%,比采用参差调谐法进一步展宽了天线带宽,实现了天线方向图的可重构。     

共面波导馈电的超宽带天线设计

文章设计了一种共面波导馈电的小型平面超宽带天线。天线由树形辐射单元和共面波导构成,体积小,在工作带宽内具有稳定的方向特性。利用电磁仿真软件对影响天线性能的主要参数进行了仿真、分析和优化,得到了天线的理想尺寸。对优化后的超宽带天线进行制作和测试,测试结果显示天线的工作带宽为3～11GHz。测试结果与仿真结果吻合,从而证明利用共面波导馈电的超宽带天线设计方法的有效性。     

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...     

R-FDTD与亚网格相结合技术及其应用

提出了降维时域有限差分方法(R-FDTD)和亚网格相结合的技术,并应用于微带馈电缝隙天线的分析.首先对微带馈电矩形缝隙天线阻抗特性和辐射特性进行了分析,所得数值结果与有关文献结果一致.与常规的FDTD方法相比,明显地减少了内存需求和计算时间.对工字形和燕尾形缝隙的微带馈电缝隙天线的输入阻抗和方向性图进行了分析计算,得到了工字型和燕尾型缝隙天线结构可以增宽频带、降低谐振频率等对工程设计有参考价值的结论.数值结果表明,采用这种技术可以有效地处理包含细小结构的复杂对象的电磁问题.     

Metamaterials and Metamaterial-Based Antenna Technology

The study of metamaterials is among the most important and attractive topics of the electromagnetic field theory and applications in the past 15 years. Much effort has been devoted to scientific resear...     

一种双频微带天线方案的分析与设计

运用以矩量法为原理的软件(Ensemble和Hfss)，分析了加载缝隙在双频微带贴片天线中的作用机理，给出了缝隙尺寸、位置变化时天线特性的变化规律。使用该技术可以在1～2．06之间方便地调整微带天线两个谐振频率的比例关系。利用此技术分别设计了工作频率为2GHz和2．55GHz的矩形天线以及工作频率为1．8GHz和1．9GHz的三角形天线，其回波损耗可优于20dB。加工并测量了一双频三角形天线产品，测量结果证明了该方案的有效性和可行性。     

采用多波束智能天线的蜂窝移动通信系统同频干扰的分析

采用多波束智能天线 ,可以降低移动通信系统的同频干扰 ,增加移动通信系统容量。在蜂窝移动通信系统快衰落与慢衰落统计特性的基础上 ,建立了基于多波束智能天线的同频干扰的统计模型 ,考虑了中断概率、每小区信道数、射频保护比、同频干扰均值及方差等参数 ,对智能天线提高移动通信系统容量分析奠定了基础     

电倾斜移动通信基站定向天线的研制

提出了电倾斜移动通信基站定向天线,该天线用于９００ＭＨｚ移动通信基站接收、发射天线,与目前基站所用的天线进行比较,具有较好的抗同频干扰能力,并能改善小区的覆盖性能。对天线样品进行测试,测试结果表明该天线在移动通信领域具有良好的应用前景。     

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.     

移动通信天线的无源互调干扰研究

对移动通信天线的无源互调干扰问题进行了探讨与分析。介绍了天线系统中的无源非线性及其产生原因,对移动通信天线无源互调的测量进行了一定的探讨,给出了天线PIM测量的典型装置;结合测量实例检验了测量装置的实用性;最后提出了移动通信天线中PIM产物的减小措施。     

以有机磁性材料为基片的小型化、宽频带矩形微带天线

新型有机磁性材料具有稳定的磁性能、较高的导磁率和介电常数 ,利用该材料制作的微带天线具有小型化和宽频带的特性 .此文介绍了一副以该材料为基片的矩形微带天线 ,并给出天线的参数和实验结果 .与常规无磁性材料制作的矩形微带天线相比 ,该天线的尺寸缩小了约 40 %,而带宽 (VSWR<2 )达到 6 .9%,约为常规设计的 3倍 .     

TM0模式下PBG接地板与开槽接地板微带贴片天线的性能研究

研究了两种基于PBG接地板和开槽接地板的新型微带天线在TM0工作模式下的特性.仿真结果表明,与普通的微带天线进行比较,PBG结构和槽孔的引入可以有效地抑制表面波,使谐振频率降低,频带有所展宽,改善了天线的前向辐射,从而减小了天线的尺寸,提高了天线的性能.     

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 <-10dB阻抗带宽达到了42.8%（从2.45GHz到3.80GHz）。     

低副瓣膜片加载方形棱锥喇叭天线设计

为了降低方形棱锥喇叭天线的E面方向图副瓣电平,该文对具有相同外形尺寸、不同加载方式的方形棱锥喇叭天线进行建模分析.采用基于有限元法的电磁软件,对传统无加载、金属四脊加载、金属膜片非周期阵列对称加载三种方形棱锥喇叭天线的回波损耗、方向图及隔离度仿真特性进行比较分析.研制了中心频率为12 GHz的膜片阵列加载方形棱锥喇叭天线,该天线在10～14 GHz频带上的方向性系数大于14 dB,E面方向图第一副瓣电平比主瓣低17 dB以上,双正交线极化隔离度及工作主模与其它模式的模式隔离度均高于40 dB.仿真和实测结果证明了膜片加载方法对于改善方形棱锥喇叭天线副瓣电平特性的有效性.     

宽缝结构超宽带天线的研究

设计了3种微带线馈电的宽缝结构的超宽带天线：矩形微带馈电的阶梯状宽缝天线，矩形微带馈电的半圆形宽缝天线和圆形微带馈电的半圆形宽缝天线。实测结果表明这3种天线都具有超宽带性能。其中具有圆形微带馈电的半圆形宽缝天线具有更宽的阻抗带宽和良好的辐射性能。