一种新型高增益宽频带微带天线

设计并实现了一种高增益的宽带微带天线。利用加载反射腔技术使微带天线实现了定向的辐射,并采用增加寄生贴片来调节阻抗匹配和改善天线的辐射特性。应用上述原理,设计并实现了一种工作于5.85~7.18GHz的宽带微带天线,在工作频带内,电压驻波比小于2.0,增益不小10.5dB。文中介绍了天线的工作原理和设计思路,并给出了天线的仿真结果。     

基于电阻型频率选择表面吸波体的低雷达散射截面微带天线设计

基于拓扑优化方法设计了一种轻质、宽带、大入射角的频率选择表面吸波体,并将其应用于微带天线以缩减雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)。吸波体在6.3~20GHz频段内的吸收率大于90%,并且在TE和TM两种极化下,当入射角增加至50°时仍保持在80%以上。将该吸波体以盖板形式加载到微带天线,在保证天线原有辐射特性不变的情况下,天线RCS的缩减在6.3~20GHz频带内大于3dBsm,在10.6~12GHz频带(天线工作频段:10.37~10.90GHz)内大于10dBsm。此外,由于选用泡沫材料作为基体,密度仅为0.35g/cm3,加载微带天线后增重很小。实验结果证明:与加载其他吸波材料的低散射截面微带天线相比,该微带天线不仅具有宽带RCS缩减特性,还具有重量小的优势。     

负泊松比负热膨胀超材料微结构拓扑优化设计

提出一种拓扑优化设计方法,用于设计同时具有负泊松比和负热膨胀系数的超材料.超材料是人工设计的复合材料,由微米或纳米结构的周期性阵列组成,并具有天然材料难以具备的超常物理性质.基于拓扑优化理论,建立了一个表示多材料微观结构的多相边界的水平集模型,并采用数值均匀化方法来计算微观结构的等效性能,然后通过参数化水平集优化方法实现边界形状的演变和拓扑结构的设计.通过两个数值算例,给出超材料微结构材料分布的优化结果,证明了设计方法的可行性,为实现具备特殊性能的人工材料设计提供了一套系统的设计方法.     

共面带状线馈电三频高增益微带天线

介绍一种工作于2.4,3.5和5.8 GHz的三频微带天线,采用共面带状线(coplanar stripline,CPS)馈电,结构简单且具有较高的增益.采用在菱形环结构中添加小环的方式实现多频工作,并在介质基板底部添加反射板以提高整体增益.为实现实测和满足更多应用需求,设计CPS至微带线的巴伦.实测结果与仿真结果较一致,均达到实际应用的要求,并且各频点增益都在10 dB以上.     

电磁超材料与增益材料研究现状与进展

电磁超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料,具有广阔的应用前景.目前,电磁超材料实际设计中出现的窄带宽和高损耗等问题,限制了其进一步的应用.对于电磁超材料中贵金属结构的损耗,通过引入增益材料可降低甚至完全补偿其损耗.该文首先回顾超材料的历史发展过程,介绍其国内外的研究现状;然后归纳超材料在发展过程中遇到的问题,着重介绍如何通过引入增益材料来弥补超材料中的金属损耗.     

采用金属EBG盖板的高增益微带天线设计

提出了一种新型金属电磁带隙（EBG）结构高增益微带天线.该天线在传统贴片天线的基础上通过增加EBG结构盖板,增益显著提高;在此基础上,根据镜像理论设计了一种人工磁导体（AMC）频率选择表面,有效的抑制了表面波,从而达到了缩小天线体积、展宽带宽的效果.设计完成了一个中心频率为5.8GHz的微带天线,其增益比传统贴片天线提高了10dBi,带宽由0.16%扩展到了8.62%.给出了详细设计过程和具体参数,通过数值仿真和分析证实了金属EBG盖板和AMC表面对天线性能改进的有效性.     

非均匀结构超材料天线罩的研究

提出了一种非均匀排列超材料结构.通过理论计算,该结构在Ku频段内的等效相对介电常数可以控制在0到1之间.该结构可用于天线罩提高天线的增益.分别对单个微带天线、2×2微带阵列天线、4×4微带阵列天线3种情况加载超材料天线罩的效果进行仿真.仿真结果表明:超材料天线罩对提高天线及天线阵增益的效果随着天线单元数的增加而减弱,如单个微带天线增益可提高6dB,而4×4微带阵列天线增益的提高只有1.6dB.     

基于复杂约束拓扑优化的负泊松比超材料设计

针对现阶段超材料拓扑优化设计在飞行器设计领域存在的微观尺度上难以制造和宏观尺度上不具有周期性的问题,提出了一种宏观尺度下的超材料拓扑优化设计方法,分别应用优化准则法和移动渐近线法进行了指定泊松比约束的超材料拓扑优化设计,得到了在横向、纵向两个方向上的泊松比都满足约束的负泊松比超材料,并对两种优化算法的设计结果进行了对比分析.针对拓扑优化得到的胞元构型,建立了理论模型和有限元模型,对拓扑优化结果的力学性能进行验证.经理论模型和有限元模型计算,拓扑优化设计结果的泊松比满足设计要求,证明了宏观尺度拓扑优化方法设计负泊松比超材料的有效性.     

高增益自由电子激光参数的优化设计

本文对高增益自由电子激光参数设计进行了数值分析 ,通过对束流的光学函数匹配来提高束流的电流密度 ,从而达到提高FEL增益的目的 .同时编制了计算程序来进行系统参数的优化设计 ,对高增益自由电子激光方案的设计将起到帮助 .     

1．8GHz微带平衡巴伦馈电印刷偶极子天线

为实现天线的小型化,借助ADS2009电磁仿真软件,设计了一种1．8GHz微带平衡巴伦馈电印刷偶极子天线。样机测试结果显示,该天线相对带宽为15．54％,增益为2．16dB,输入阻抗为49．37＋j1．605n,3dB波瓣宽度为78．8°。实测特性阻抗、回波损耗特性、E面水平极化方向及Ⅳ面垂直极化方向等电磁辐射性能与仿真结果基本相符。该天线可独立使用,或作为大型天线阵的辐射元。     

环形微带聚焦天线阵列的性能优化

基于无线能量传输效率优化理论,研究了环形聚焦天线阵列的6种拓扑结构,分析了它们的性能和影响性能的因素,发现中央单元会提高传输效率而减小聚焦距离,第2环单元对传输效率和焦距大小有很重要的贡献,但增加第2环的天线数目对性能无影响,增大口径会提高聚焦距离和旁瓣电平。最终设计了一种工作在2．45 GHz 的16个微带天线单元的环形聚焦天线阵列。设计结果显示,该天线阵列具有高传输效率、低旁瓣,以及聚焦距离更加精确的优点。     

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     

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     

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.     

一种Ku波段宽带微带天线的设计

文章给出一种新型结构的Ku波段宽频带微带天线的设计方法。在接地板上开H型缝隙进行耦合馈电,并在辐射贴片表面开矩形缝隙以扩展带宽,在天线的底面加反射板以提高增益、改善天线方向图的前后比性能。用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果表明该结构天线具有良好的宽频谐振特性,其回波损耗小于-10dB,阻抗相对带宽高达39.8%,交叉极化电平小于-28dB,前后比优于19dB。     

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...     

双平板天线的微带天线阵设计

为提高微带天线的整体性能,设计了16元矩形微带平面天线阵。该天线阵采用串并联馈电网络,辅以四级四功分器对各微带阵元同相馈电,保证馈电幅度、相位为等幅同相。利用阻抗变换对天线阻抗加以匹配,并以4×4均匀平面阵,确保天线发射场的方向垂直于天线阵平面。CST仿真结果表明：要求频率内,16元矩形微带平面天线阵的回波损耗在10dB以下,z轴的方向性良好,最大增益可达15．89dB,满足天线的性能要求。     

基于光子晶体PBG结构的微带天线优化研究

为保证天线工作频率落在光子晶体禁带范围,对一款矩形微带天线模型进行分析与计算。采用光子晶体作介质,通过改变空气孔的孔径和孔距,优化馈电点位置,应用HFSS12电磁仿真软件进行建模、扫描、优化与分析,获得最佳传输性能。优化后,天线回波损耗比原来降低31.24 dB,相对带宽达5.3%(驻波比VSWR≤2时),天线最大辐射方向增益达25.3 dB。结果表明,光子晶体PBG结构极大地提高了微带天线的传输性能。     

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