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。     

Y形缝隙加载小型化超宽带Vivaldi端射天线

针对常规Vivaldi天线尺寸大、低频段前向辐射增益低的问题,设计了一款覆盖2.7~18.3GHz的小型化高增益超宽带端射天线。该天线通过在辐射贴片两侧加载Y形缝隙的方法,将天线表面电流汇聚于槽线附近,使天线的辐射特性明显提高。改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽,提高天线的增益,增强天线端射效果,天线的尺寸仅为25mm×25mm×1mm,实现了小型化。低频部分(2.7~8GHz)增益比原始天线提高最大值为3.5dB。通过天线实物的加工和测试,进一步验证了设计的可靠性。     

具有陷波特性的小型超宽带天线的设计

设计了一种具有陷波特性的共面波导馈电超宽带天线.天线大小为（25mm×26mm×0.64mm）,利用仿真软件CST对其进行了仿真,对天线的阻抗特性、方向图和增益进行了研究.结果显示,该天线在3.1GHz到大于20GHz的频带范围内VSWR〈2,其中在5.1～6.2GHz间具有陷波特性.该天线在整个工作频段内有良好的辐射方向特性.     

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.     

一种新型超宽带对跖Vivaldi天线

设计了一款新型超宽带对跖Vivaldi天线。该天线介质板两侧采用相同的金属辐射贴片结构,并在主轴方向加载梯形介质基板,进而改善了天线的电场分布,将电场有效地约束在主轴辐射方向,从而提高了天线的定向辐射特性。实测结果与仿真结果基本吻合,该天线在2.5~40 GHz频率范围内电压驻波比小于2,增益为1.8~8.9 d B。此外,E面方向图保持良好的对称性,增益峰值偏移现象得到明显抑制,具有辐射方向性好、增益高、主瓣宽度窄、交叉极化比小等优点。     

一种基于CSRR结构的超宽带陷波天线设计

设计了一款基于互补金属开口谐振环(CSRR)的具有陷波特性的超宽带天线。所设计的天线采用渐变式馈线,实现了较宽的阻抗匹配,并且通过在辐射贴片上刻蚀2个圆形开口缝隙来实现双陷波特性。天线尺寸为35mm×30mm×1mm。利用电磁仿真软件HFSS 13.0进行了仿真分析,根据仿真结果优化了设计;加工实物进行了测试,结果与仿真具有良好的一致性。仿真和测试结果表明天线在2.7~15.6GHz的频段内电压驻波比(VSWR)小于2,在3.1~3.7 GHz、5.1~5.9 GHz具有陷波特性,分别有效抑制了WiMAX、WLAN信号对超宽带通信系统的干扰。研究表明,该天线在除陷波频段外的其余超宽带工作频段范围内,具有良好的辐射方向性和稳定的增益,且结构紧凑,易于共形,能较好地应用于超宽带通信系统中。     

一种3D拱形高增益超宽带Vivaldi天线

以提高Vivaldi天线的增益为目的,利用CST仿真软件设计了一种工作在3.7～14 GHz的3D超宽带、高增益的Vivaldi天线。该天线在传统Vivaldi天线的基础上引入开槽设计,并由两个相邻的Vivaldi天线组成,旋转角度为180°,具有三维弯曲结构的特点。馈电结构采用微带线-槽线馈电,以更好地完成阻抗匹配。在工作频带内增益达到10 dBi,平均效率为95.2%,可以工作在C波段、X波段和部分Ku波段,适用于微波成像及双边方向的基站。     

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.     

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。     

一种新型钻石形超宽带天线的设计与实现

设计一种新型钻石形超宽带天线,该天线印刷在介电常数为4.4的FR4介质板上,尺寸为26mm×24mm×0.8mm.设计过程中对天线辐射贴片进行两次优化,并利用阶梯化接地板的方法对天线进行优化.实验结果表明,该天线可在2.0~14.5GHz内实现电压驻波比VSWR≤2的带阻特性,相对带宽为151%,且具有结构简单和小形化等优点,可应用于各种超宽带(UWB)系统中.     

超宽带脉冲辐射天线的馈源设计与优化

为获得良好的超宽带特性和高增益特性,对脉冲辐射天线的馈源进行设计与优化.以梭形馈电臂结构为基础,通过电磁仿真着重研究了馈电臂边界形状和馈电臂间夹角对天线性能的影响,获得了各参数对天线性能的影响趋势及天线结构参数的最优值.对天线的实测结果表明,此脉冲辐射天线具有非常宽的阻抗带宽,其反射损耗低于-10,dB的频率范围达到0.97～18.8 GHz,同时天线具有较高的增益,在2～14 GHz范围内增益值为15.4～30.1 dB,测量结果与仿真分析吻合良好.该天线可以广泛地应用于超宽带通信、脉冲雷达等领域,具有非常广阔的应用前景.     

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.     

一种具有多阻带特性的超宽带天线设计

本文设计了一种具有多阻带特性的平面超宽带天线.该天线由共面波导(CPW)馈电单元和一个椭圆形的辐射单元构成.辐射单元上的C型槽产生了第一条阻带,其中心频率为3.5 GHz.地板上两对称的蛇形槽线产生了第二条阻带,其中心频率为5.5 GHz.第三条阻带,即超宽带高频段的截止阻带,通过馈线上的U型槽实现.天线的测量结果与仿真结果吻合较好,在超宽带频带内实现了3.2 GHz～3.8 GHz,5.05 GHz～5.9 GHz以及高于10.7 GHz的阻带,表明其在工作频带内具有良好的抑制干扰能力.此外,讨论了天线的增益、群时延响应和信号波形保真度,结果表明此天线具有良好的频域特性和时域特性.     

Vivaldi超宽带天线时域特性的FDTD分析

针对典型 Vivaldi超宽带天线时域特性分析较难的问题,设计了适用于3.1～10.6 GHz 的Vivaldi天线,并利用时域有限差分算法(FDTD)进行建模和计算.仿真结果表明,该Vivaldi天线电场信号的脉冲延续时间约为0.5 ns,振铃效应较小,高频部分比低频部分相位失真严重.FDTD分析为该天线校正相位、改进消除波形失真的方法提供了理论依据.     

一款超宽带陷波天线设计

为了很好地抑制5G通信系统(3.4～3.6 GHz)(中国电信:3.4～3.5 GHz;中国联通:3.5～3.6 GHz)对超宽带(Ultra-Wideband,UWB)系统的干扰，设计了一款超宽带陷波天线，超宽带陷波天线包括带有陷波缝隙辐射片、金属地板、介质板。先设计一款可以工作在超宽带频段的天线，然后在辐射片上采用陷波技术，即开U形缝隙，使得超宽带天线在3.4～3.6 GHz频段内实现陷波特性。仿真结果表明，该超宽带陷波天线方向图和增益特性良好，能够很好地抑制5G通信信号的干扰。     

一种新型3带阻超宽带单极子天线

为了避免如WiMAX,C波段和WLAN窄带通信系统对超宽带通信系统的影响,设计了1款新颖的具有3带阻特性的超宽带单极子天线.天线采用矩形贴片作为辐射单元,通过在贴片上分别制作倒I形、倒U形和十字形开槽结构来实现3带阻特性.天线结构紧凑,尺寸仅为20×25×1.6 mm~3.建立天线模型,并对其进行仿真和优化.研究表明,天线带宽为3.1-10.81 GHz,且在WiMAX、C波段和WLAN等3个频段产生良好的带阻特性,且在工作频段内有良好的辐射方向特性.     

一种电磁脉冲测量超宽带大功率TEM喇叭天线

设计并加工测试了一款适用于瞬时大功率电磁脉冲测量的超宽带TEM波喇叭天线。该天线的馈电部分采用同轴宽带巴伦,辐射单元由两片平滑、渐变的金属曲面组成。为了实现天线的超宽带特性,同轴巴伦和辐射单元均采用指数渐变的形式。而为了提高天线的功率容量,将大功率同轴宽带巴伦和辐射单元直接相连。仿真和实测结果表明该天线在0.5~6GHz频率范围内,其电压驻波比VSWR≤2,平均增益Gain≥8d B,增益平坦性在±1d B之内,满足电磁脉冲测量的基本需求。     

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。     

一种超表面宽带圆极化交叉偶极子天线设计

本文设计了一种使用超材料表面(Metasurface,MS)作为反射器的圆极化交叉偶极子天线.该天线由两对分别印制在介质基板上下两面的扇形偶极子构成,利用金属贴片阵列实现的超材料表面放置在天线正下方用于改善天线的带宽和圆极化性能、减小天线的后向辐射.仿真与测试结果表明:该天线在2.26～2.74GHz有良好的阻抗匹配,在2.45GHz的中心频点相对带宽为19.6%,在2.4～2.65GHz实现了圆极化性能,相对带宽为10.2%,阻抗带宽内天线的最大增益均大于5dBic,剖面高度仅为0.04λ₀,整体尺寸为113mm×109.6mm×5mm.该天线具有较宽的工作带宽和良好的圆极化和辐射特性,性能良好且结构简单,测量结果与仿真结果一致.     

X波段Vivaldi天线阵列互耦研究

利用有源方向图法对X波段Vivaldi天线阵列互耦问题进行了分析,提出了加载DGS结构的Vivaldi天线阵的去耦方法,分析了互耦对阵列天线方向图增益、波束宽度、副瓣电平等特性的影响.理论分析和仿真结果表明,该方法可以有效地减小Vivaldi天线阵列的耦合,对天线阵列设计有一定的实用价值.