一种基于方向图重构机制的宽带宽视角相控阵天线

本文提出了一款风车形方向图可重构单元及其作为阵元的二维平面宽带宽视角扫描相控阵天线。所提出的单馈方向图可重构单元天线由辐射贴片、直流偏置电路以及宽带人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor, AMC)反射面构成。其中,辐射贴片为馈电结构可重构的四个Vivaldi缝隙组成的风车形贴片,它能够通过改变PIN二极管的通断以实现宽带内四个端射方向上的波束切换。此外,将AMC反射面加载于辐射结构的后端,使得最大辐射方向由原来的端射方向调整为准端射方向,这样有利于单元天线组阵后的扫描波束能够覆盖到侧射方向。对该天线单元及其构建的8×8均匀平面相控阵天线进行了仿真与分析。仿真结果显示,所设计的阵列天线同时具备了宽带宽视角二维波束扫描性能,其在5.4 ~ 6.1 GHz的工作频带内可以实现±60°范围内的二维波束扫描。同时,阵列的增益波动小于4.3 dB,并且具有较低的旁瓣电平。     

一种双频段方向图可重构的方形天线的设计

提出了一种新型的双频段方向图可重构方形天线。该天线由贴片-槽-方形环及四个带 U 型槽的类喇叭形寄生单元构成。通过改变 U 型槽结构的深度,天线可分别工作在2.45 GH 和5.25 GHz 两个频点。通过控制贴片-方形环-喇叭形寄生单元之间通断,选择相应的寄生单元,天线可分别在θ=45°和θ=90°平面上实现4个方向的定向辐射。该天线在2.42~2.52 GHz 和5.21~5.32 GHz 两个频段上具有较好的定向性,适用于抗干扰性能要求较高的多频点工作的无线通信系统。     

一种小型化频率可重构微带天线的设计

提出一种新型的小型化频率可重构微带天线.天线由1个倒L形的微带馈线、5个长宽不等的矩形贴片及1个阶梯型的接地面构成,天线整体尺寸为30 mm× 35 mm×1.6 mm.通过控制开关的状态选择相应的辐射单元,可改变表面电流分布,获得不同的工作频段,实现各个状态间的切换.该天线的10个有效工作状态可以等效覆盖1.89～1.92 GHz、2.16～2.32 GHz、2.39～2.91GHz、3.30～3.69 GHz、5.05～5.85 GHz5个不同的频段,各个状态下天线具有良好的全向特性.该天线在WLAN、Wimax、ZigBee、Bluetooth等无线通信系统中具有一定的应用价值.     

基于曲流技术的超宽带单极子局部放电检测天线设计

电气设备局部放电是衡量电气设备绝缘性能的重要指标,电气设备发生局部放电过程中会产生超高频(UHF)电磁波信号(频率范围0.3 ～3 GHz),而该UHF信号能量集中于0.5 ～ 1.5 GHz频段.为检测该信号,受到通信上UWB天线广泛使用的单极子贴片天线启发,研发了超宽带单极子贴片天线.该天线主要使用了曲流技术,从而...     

一种新型双频微带天线的设计与仿真

本文研究了一种新型结构的可同时工作在S/X波段的双频微带贴片天线.该天线的S波段单元和X波段单元印制在同一层介质基板上,S波段单元是一在边长40 mm方形贴片内对称开出4个边长12 mm方形槽的"田"字形贴片天线,4个边长为8 mm的方形贴片对应布置于"田"字形贴片槽内.这种结构可以实现天线的孔径复用,有利于减小天线的尺寸重量,便于设计制造.最后借助Ansoft 公司的Designer仿真软件对此天线进行仿真计算,讨论了两种情况下天线的辐射特性.     

内置于高压开关柜的雪花型微带天线设计

针对高压开关柜内部结构复杂、绝缘距离小等特点,以微带天线为雏形设计了一种内置于高压开关柜的特高频传感器。该传感器首次以高压开关柜体作为传感器的信号参考地,使得天线与柜体一体化;并采用了Koch雪花型贴片作为天线辐射贴片,利用其呈现出的多频特性间接地拓展天线的检测频带。理论估算及仿真分析结果表明,雪花型微带天线仅在300~1 000 MHz频率范围内就有4个谐振点,且在谐振点均具有良好的阻抗匹配。实测结果表明天线能够对局部放电信号进行有效检测,且具有良好的检测灵敏度,验证了天线的有效性和实用性。     

PBG结构圆柱形微带贴片天线的设计与仿真

本文利用光子晶体带隙(PBG)结构的特点,将特殊设计的 PBG 结构应用于圆柱形微带贴片天线中。在同轴线馈电的圆柱形微带贴片天线的介质上蚀刻出按一定规律排列的 PBG 结构,并基于 HFSS 对特殊设计的 PGB 结构圆柱形微带贴片天线和普通的圆柱形微带贴片天线进行仿真和优化,仿真结果表明,按照一定规律排列的 PBG 结构可以有效抑制天线表面波的传播,明显提高圆柱形微带贴片天线的带宽和增益,有效改善圆柱形微带贴片天线的辐射方向图,实现天线性能的优化设计。     

天线多目标快速优化算法研究*

为解决天线优化设计时间长、计算量大的问题,提出了反向传播神经网络与改进非支配排序遗传算法相结合的多目标快速优化算法。典型贴片天线的优化设计结果验证了所提算法的有效性和正确性,所提优化策略明显提高了天线的设计效率。     

在相同相对介电常数情况下不同厚度的微带贴片天线设计与仿真验证

微带贴片天线的基板材料的相对介电常数和介质板厚度是影响天线性能的重要因素.为了验证在相同相对介电常数的情况下,改变介质基板的不同的厚度时微带矩形贴片天线的阻抗带宽的变化,通过HFSS软件设计和仿真了工作频率为1.95 GHz的4个矩形微带贴片天线,相对介电常数均为2.2,介质基板厚度分别设计为0.8、1.6、2.4、3.2 mm,比较其各自的S参数、方向图,通过仿真结果验证了相关文献所述的对于在给定的频率下,选用相同的基板材料时,厚度增大时阻抗带宽会变大的说法.     

基于通信卫星的非对称圆环毫米波微带天线

针对毫米波微带天线的特点,设计了一种可用于通信卫星的天线.该天线在辐射贴片的顶部开了个渐变的缝隙并在天线体上方放置矩形槽形成耦合,从而达到展宽天线带宽的效果,在天线单元的基础上分析了该天线的阵列形式.采用基于时域有限积分算法的CST三维电磁仿真软件对该设计进行仿真,分析结果表明在设计的工作频带范围内,该天线具有较好的带宽范围和较高的增益,且结构小巧简单,具有较高实用价值.     

一种宽频带RFID阅读器天线的设计

UHF RFID标签在密集布放环境下,会由于标签天线间的互相影响,使工作频率发生偏移,造成系统漏读.因而本文设计了一款新型的圆极化阅读器天线,该天线工作在UHF频段,具有小型化、高增益、宽频带的特点.其中主辐射圆形贴片通过4个探针与微带匹配网络上下相连,匹配网络的引入提高了天线的圆极化轴比和工作带宽.仿真结果表明,该天线在UHF频段的阻抗带宽和3 dB轴比带宽分别为13％和5％,增益高达9.4 dBi.在空旷的环境下,对密集布放的多个RFID标签进行读取测试.实验表明,运用宽频带的RFID阅读器天线可以有效地提高标签的读取率.     

L波段矩形切角圆极化微带天线的设计

设计了一种工作在L波段（中心频率为1.6GHz）的圆极化微带天线,此天线在很宽的波束范围内实现了良好的圆极化特性（±60°角度范围内,圆极化轴比AR〈3dB）,天线采用传统的同轴线背馈的馈电方式,整体结构简单,制作成本低,并且实现了天线的低剖面性,具有广泛的应用价值。     

检测气体绝缘组合电器局部放电的四频段微带单极子特高频天线设计

针对用于气体绝缘组合电器(GIS)局部放电特高频(UHF)在线监测的天线传感器应具有宽频带、高增益和小尺寸等性能要求,设计了一种外置小型四频段微带单极子特高频天线传感器。采用多个辐射单元技术,展宽了特高频天线的检测频段,实现了传感器的多频信号传感特性,运用HFSS仿真软件对天线结构尺寸进行优化设计,选取一组最优参数进行特高频天线实物制作。理论计算和实验室天线特性实测表明,研制的外置四频段微带单极子特高频天线性能优异,在实验室GIS装置上,用已有的微带贴片特高频天线与所设计的特高频天线传感器对模拟缺陷产生的局放信号进行了对比检测,进一步证明了微带单极子特高频天线具有良好的检测灵敏度。     

基于曲流技术和遗传算法的局部放电检测微带天线

基于微带天线原理设计了一种新型全向型局部放电特高频天线传感器。采用曲流技术对微带天线结构进行改进,增加天线的工作带宽。采用遗传算法对改进结构参数进行优化设计,使天线工作带宽达到最高。改进型微带天线的工作带宽为450 MHz~2 800 MHz,覆盖了局部放电特高频信号的主要频率范围。同时天线具有体积小、近似全向测量、增益高和灵敏度高的优点。模拟绝缘缺陷局部放电检测试验结果表明,该型天线可以有效检测典型局部放电特高频信号,满足变电站现场局部放电检测要求。     

具有方向图可重构特性的小型化天线设计

设计了一款具有方向图可切换特性的新型平面圆形可重构天线。该天线制作于介电常数为4.4的 RR-4介质板上,半径为60 mm,在x-o-y 平面上紧凑对称,具有低剖面、低成本、小型化的优点。天线可用阻抗带宽为2.36~2.51 GHz,可以适用于 Wibro,Bluetooth和 WLAN系统。通过改变不同辐射单元与馈电微带的连接关系,天线可在6个方向上实现波束可重构。若结合快速切换开关系统,天线可在x-o-y 平面上完成方向图电扫描。同时,测量和仿真结果具有很好一致性。     

Genetic algorithm optimization of broadband microstrip antenna

Genetic algorithm (GA) is utilized to design microstrip patch antenna shapes for broad bandwidth. A new project based on GA and high frequency simulation software (HFSS) is proposed to perform optimization. Reasonable agreement between simulated results and measured results of the GA-optimized design is obtained. The optimized patch design exhibits a three-fold enhancement in bandwidth when contrasted with a standard square microstrip antenna, showing the validity of this project.     

基于SIW的宽角度波束扫描CPW-CTS天线阵设计

本文基于基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)提出了一种具有宽扫描角度的连续横向枝节(continuous transverse stub,CTS)频扫天线阵.沿纵向周期排列在共面波导馈线(coplanar waveguide,CPW)上的SIW结构CTS阵列向空间辐射电磁波.提出一种新型宽带CPW慢波结构作为天线阵的馈线,用以增大相邻天线单元之间的相位差,在8.6～13.7 GHz频带内,相位变化范围在89.3°～-83.3°,从而使天线阵主波束随频率实现大范围扫描.为了减少天线阵的后向辐射,在其背面1/4波长处加反射板.设计了一个4元SIW结构CPW CTS天线阵,利用全波仿真软件HFSS进行了分析.结果表明,在8.6～14 GHz频带内天线阵反射系数小于-10 dB,随频率增大实现E面-40°～56°的扫描,在各方向上的最大增益在9.8～12.3 dBi.     

高隔离度双极化微带天线阵的设计

本文介绍了一种新型高隔离度2×2双极化微带天线阵的设计。该天线阵列采用多层贴片,H型缝隙耦合结构,馈网设计中应用错位倒相技术,获得了较高的性能。利用微波仿真软件HFSS进行仿真,结果表明天线2个端口的驻波比小于2的相对带宽均达到12.5%;在工作频带内其双端口隔离度S21高于48dB;并且2个极化端口在其对应主平面方向的交叉极化电平均低于-38dB。此天线可作为新一代多极化SAR系统天线的子阵。