探地雷达中蝶形振子天线的改进

探地雷达是进行地下环境无损探测的一种有效工具,用来探测和识别地下目标,比如水管、电力线和通信线路、考古方面的保护等.然而,传统的探地雷达系统在可靠性、分辨率、探测深度等方面存在不足.因此,改善被测信号特性,设计和开发更高性能的天线就显得很有必要.本文研制了一种贴片电阻加载的蝶形振子天线,用时域有限差分方法对其进行了分析,实际应用结果表明天线具有良好的波形保真度,良好的辐射特性和屏蔽效果.可以广泛地应用于探地雷达和其它超宽带系统.     

车载超宽带电阻加载单极子天线系统研究

针对实际工程应用中安装在探测车尾部的表层穿透雷达天线的需求,设计了一种中心频率为60MHz的超宽带车载电阻加载单极子天线。对整个天线系统的电压驻波比、辐射方向图和时域辐射特性进行了研究,分析了介质的电特性参数(介电常数和损耗正切)对雷达系统探测能力的影响,根据仿真设计结果制作了一套收发天线样机,并将样机安装在探测车上,在冰川进行了外场探测试验。仿真和实测结果表明,所设计的天线具有较低的电压驻波比、良好的辐射特性以及较小的振铃,并且质量轻、结构简单、易于车载安装,能够满足车载表层穿透雷达的需求。     

一种用于生命探测雷达的超宽带天线

该文设计了一种用于生命探测雷达的超宽带低背腔平面天线。该天线由一对半椭圆形天线臂组成,采用紧凑的1:2不平衡到平衡传输线变压器实现馈电。由于生命探测雷达工作在脉冲体制下,因而要求天线具有较大的带宽和良好的时域特性来保证信号不失真。为了消除天线臂截断效应引起的反射,采用半圆槽对天线臂末端进行锐化,增强了天线臂上残余电流的集中,同时采用电阻加载技术提高对反射电流的吸收能力。仿真和实验测量结果表明,所设计的天线具有良好的时域特性,能够满足生命探测雷达系统整机的开发和设计要求。     

FD-TD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

FDTD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

频率步进探地雷达及其在地雷探测中的应用

频率步进方法是探地雷达技术的工作体制之一,与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比,在探测性能上具有较多的优越性.本文在简述其工作原理的基础上,介绍了作者研制的一种频率步进探地雷达系统,该系统主要用于对地雷目标进行三维成像探测.在研制该雷达系统过程中,对已有的反对称Vivaldi天线提出了改进设计.实验测量结果表明,本文研制的反对称Vivaldi天线与传统的同类天线相比,性能更加优越.同时,为了得到更加清晰的地雷图像,本文还分别引入了f-k偏移成像方法和合成孔经雷达(SAR)处理技术对雷达探测信号进行处理,得到了满意的结果.探测实例表明,频率步进探地雷达系统能够实现对浅层地下地雷目标的高分辨率三维成像探测.     

一种CPS馈电的宽带圆极化双菱环天线

提出了一种新型的双菱环形天线,通过在双菱环内添加寄生环来提高天线的圆极化带宽,每个环上槽口的位置决定天线的圆极化特性。双菱环和寄生双菱环分别在低频和高频处产生圆极化波,从而使天线的圆极化带宽增加,3 dB圆极化带宽达到了24.1%,在圆极化频带内增益为10 dB以上。为了测量天线性能,设计了共面带状线到微带线的转换巴伦,因为巴伦和天线在同一个平面内,所以对天线的性能产生了一点影响。     

一种宽带UHF印刷偶极子天线的设计

设计制作了一种宽带UHF印刷偶极子天线.为了使天线在UHF的低频段获得宽带特性,采用了改进的Marchand巴伦馈电.该巴伦在传统的结构上,通过在接地板上开槽以改变耦合微带线与接地板之间的电容值,从而调整巴伦的奇偶模阻抗,以提高偶模阻抗与奇模阻抗的比值,实现带宽的拓展.仿真表明天线在530 ～ 790MHz范围内,回波损耗低于-10dB,相对带宽可达40％.加工制作了天线,实测结果与仿真数据吻合良好.这类天线在微波低频段具有特别的实用意义.     

一种超宽带天线的辐射特性分析

超宽带系统一般采用超宽带短脉冲信号,因而其天线系统也必须为宽带的。给出了一种新型的超宽带天线,该天线为置于镜像面上且具有离散指数电阻加载的单偶极子。通过时域有限差分法分析了电阻加载对天线辐射性能和波形的影响。计算结果表明,通过选择一定的电阻加载形式,可以消除由于天线未端阻抗不匹配而引起的二次反射,使天线具有较好的辐射波形和一定的带宽,从而能够满足实际超宽带系统的需要。     

基于电阻和槽加载的小型化超宽带Vivaldi天线

设计了一种小型化超宽带Vivaldi天线.该Vivaldi天线采用共面结构,以降低交叉极化电平.为了向低频拓展天线的工作带宽,实现小型化设计,首先在传统的微带线转槽线的巴伦基础上加载电阻;其次,在辐射臂上加载7对不同长度的槽.整个天线的尺寸为0.32λL×0.24λL(高×宽,λL为最低工作频率波长).仿真和测试结果都说明该天线的工作带宽为fL～12fL,增益在0dBi ～ 10dBi.该天线可以应用于对尺寸和带宽有严格要求的电子对抗领域.     

应用于WLAN/WiMAX的三频单极子天线设计

设计了一种三频段L型单极子平面天线,通过3个L型单极子天线的组合,使其中一个单极子天线工作于3.5 GHz频段,较长一个单极子工作于2.4 GHz频段,较短一个单极子工作于5.8 GHz频段,该天线与其他三频段平面天线相比,结构更为简单。为数值分析和优化,在HFSS建立了该天线的电磁仿真模型,仿真结果表明,该三频段天线在其3个工作频段内的回波损耗都＜-10 dB,实现了2.4 GHz,3.5 GHz和5.8 GHz 三频段同时工作。该天线可在WLAN和WiMAX通信系统中得到良好的应用。     

Cylindrical ring dielectric loaded horizontally polarized omnidirectional antenna for wideband radiation

A wideband horizontally polarized omnidirectional antenna with a cylindrical ring dielectric (CRD) loaded is proposed. Compared with the conventional alford-structure loop antenna (ASLA), the impedance and radiation pattern bandwidths are broadened by loading a CRD to the ASLA with two wing sections. The designed antenna is fabricated and measured, and good performance has been obtained. The measured reflection coefficient is less than −10 dB over the frequency band 1.63–2.8 GHz, i.e., 52.8%, which can cover 2G/3G/LTE band totally. The gain variation in all directions of horizontal plane is less than 1.4 dB in the whole band. The maximum gain is 1.56dBi throughout the operating band and it appears at 1.66 GHz. It is worth noting that the gain is around 1dBi and almost constant from 1.9 GHz to 2.7 GHz. Besides, the designed antenna has a compact size of 0.55λ × 0.55λ × 0.057λ, λ is for the lowest frequency of the operating band.     

Metamaterial inspired quad band circularly polarized antenna for WLAN/ISM/Bluetooth/WiMAX and satellite communication applications

A CPW fed metamaterial inspired Quadband circularly polarized antenna is presented in this article. The proposed antenna consists of defected ground structure with a radiating stub, which is at opposite side of the feedline. A waveguide mode of analysis is carried out for split ring resonator (SRR) and complimentary split ring resonator (CSRR) to enhance the properties of metamaterials. The proposed antenna analysis is taken iteration wise and used FR-4 Material as the substrate material with Ɛ_r = 4.4 and analysed using ANSYS electromagnetic desktop. The designed antenna projecting the peak gain of 4.8 dB and it is working in the application bands of WLAN/ISM/Bluetooth at 2.4 GHz, 5.8 GHz and 3.35 WiMAX band, X-band downlink satellite communication system (7.25–7.75 GHz) and ITU band (8–8.5 GHz) with fractional bandwidth of about 70%. Proposed antenna exhibits circular polarization at 2.39–2.55 GHz, 3.05–3.1 GHz, 4–5 GHz and 6.3–6.64 GHz respectively. To know the signal integrity of the antenna, time domain analysis is carried out for identical antennas in two conditions (face to face and side by side) with the help of CST microwave studio. The designed antenna showing excellent correlation in measurements with respect to simulation results.     

超宽带TEM喇叭天线的研究

研究一种超宽带TEM喇叭天线。提出一种无需加载的超宽带TEM喇叭天线的设计思路,理论推导该天线的远区场,由此得到特性阻抗变化与反射系数的关系。利用电磁仿真软件Ansoft HFSS模拟分析,在此基础上,设计一种视轴长度10cm的此类型TEM喇叭天线。测量得到在100～550MHz天线驻波比小于2.0,结果表明此天线在不加载情况下,通过对其结构进行合理的弯曲设计,也能使其具有良好超宽带特性。     

一种新颖的树状分形超宽带天线

该文设计一种新颖的树状分形超宽带天线,该天线采用梯形结构的有限接地面。增加树状分形结构的迭代次数和优化有限接地面的形状可以使天线获得良好的阻抗匹配,进而实现天线的超宽带性能。该天线的工作频带为4.2~17.5 GHz(相对带宽为122.6%),天线的电尺寸为0.350.35,可应用于C波段、X波段、Ku波段和超宽带(UWB)波段通信,具有广泛的应用前景。实测结果和仿真结果吻合,证明了该天线的有效性。     

一种新型极化可重构微带天线

利用互补开口谐振环(CSRR)结构提出了一种新型极化可重构微带天线。将CSRR 和一个PIN 二极管开关加载在天线的地板上,通过控制二极管开关的状态,可以实现左旋圆极化和线极化之间的切换,无需额外的偏置电路。利用仿真软件分析了CSRR 的尺寸和位置对天线圆极化特性的影响。所设计的天线工作在5. 8GHz 频段范围,测试结果与仿真结果吻合较好。实验结果表明,在圆极化状态下,中心频率5. 77GHz,-10dB 阻抗带宽约360MHz,最小轴比为1. 5dB,3dB 轴比带宽为80MHz;线极化状态下,中心频率5. 72GHz,-10dB 阻抗带宽约200MHz。天线增益均为6dB 左右,具有良好的方向性,可用于现代无线通信系统中。     

基于PDMS嵌入式超宽带天线设计

设计了一种以柔性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)为介质基片的超宽带(UWB)天线,其辐射单元由矩形和半圆环金属贴片组成,两部分结构由带状贴片连接,采用共面波导方式馈电。上述金属贴片嵌入在PDMS基片中间,用于人体通信的可穿戴系统。利用嵌入式结构,有效提高了天线的柔韧性和耐用性。为了更好地模拟天线在人体表面的工作环境,构建了包括皮肤、脂肪和肌肉的三层人体组织模型,满足人体安全的国际标准的最大天线比吸收率值为16.4 mW。最后对天线样品进行测试,结果表明天线总体性能稳定,阻抗带宽为5.39-10.33 GHz,实现了在医学机构使用的频段(5.725-5.875 GHz)要求。     

Loaded horizontal antenna over an imperfect ground

The Fresnel reflection coefficient technique is employed to establish anE-field integral equation for the antenna current. A resistive loading of the formLambda(x) = Lambda_{0}/(1 - |x|/L)is used to load the antenna. An optimization technique is discussed for determining the value of critical loadingLambda_{0}^{c}, which enforces a traveling wave current on the antenna. Results are given for the critical loading parameters, antenna currents, input impedances and radiation patterns versus different antenna dimensions and ground permittivities and conductivities. Some representative time-domain results for such loaded antennas are also included.     

一种宽带水平全向平面天线设计

为提高水平全向天线的带宽,设计了一种宽带水平全向平面天线。该天线由4只弧形偶极子天线组阵构成一个圆环,每只偶极子天线振子交错印刷在印制板的上下表面。将4只弧形偶极子远场方向图叠加组合为水平全向辐射方向图;在每只偶极子振子上开缝并在印制板边缘加载寄生贴片,增加天线的带宽。设计和加工制作一只天线样品,测试结果表明,该天线能够在2~3.71 GHz实现|S11|<10 dB,相对带宽达到60%,水平全向平均增益约为1.36 dBi,不圆度小于±1.5 dB,测试与仿真结果吻合良好。     

分布电阻加载天线电流分布的矩量法求解

为了展宽天线的工作频带，采用分布电阻加载法，在有限长的偶极天线上，完全实现行波电流分布。用矩量法解电流积分方程，求出天线上的电流分布，计算结果比Ｗｕ—Ｋｉｎｇ的近似结果精度更高。