基于方向图可重构天线的新型宽角度扫描相控阵

提出了一种基于方向图可重构天线单元的新型相控阵,并分别研究了其均匀、非均匀相控阵的扫描特性。通过重构天线单元的工作状态和各单元的激励,其均匀阵可以获得低副瓣电平等较好的辐射性能,其非均匀阵的主波束扫描范围达到±80°,在扫描平面内3dB 主波束覆盖可达176°,且栅瓣电平很低。研究表明了重构天线在相控阵天线研究中 的广阔应用前景。     

唯相位方法实现方向图可重构阵列天线

使用唯相位方法设计方向图可重构天线,对阵列的激励电流幅度和相位同时进行优化,得到一组电流幅度值,使它适用于多种形状的方向图,同时得到与每种方向图对应的相位值。优化算法选用实数编码的遗传算法。为了把设计结果应用于实践,文中还对电流幅度的分布进行了一定的限制,设计出了具有2种工作状态的方向图可重构天线,最后给出了仿真结果,结果表明,文中讨论的方法在设计方向图可重构天线方面是有效的。     

新型RF-MEMS可重构分形天线

设计了一种新型的集成RF-MEMS开关的混合分形可重构天线,该天线为加载了1阶Koch曲线的1阶Sierpinski三角垫片结构.仿真结果表明:所设计的天线在MEMS开关全闭合和全断开的状态下分别具有多个不同的工作频带.详细地分析了天线的重构特性,按照仿真模型在高阻硅片上运用微电子工艺制作出了天线样品.对样品进行了测试,最后比较和分析了测试结果.     

一种基于AFSS的可重构天线设计

针对5G智能天线双频工作,提出一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface, AFSS）的可重构天线,该天线由蝶形频率可重构馈源和八棱柱形AFSS构成,馈源采用的是共面波导方式馈电的蝶形单极子. AFSS由对称弯钩状缝隙的周期结构构成,通过PIN二极管进行加载,使得AFSS能够在3.4～3.6 GHz和4.8～5.0 GHz两个5G频段互为反射模式和透射模式. 利用AFSS对馈源天线激励的电磁波进行空间调控,可实现两个频段的全向和定向波束的切换,也可实现水平面波束扫描. 根据仿真设计的天线模型进行设计加工和实际测试,结果表明:该天线的工作频段可以覆盖以上两个频段,低频定向波束增益为7.6 dBi,高频定向波束增益为8.6 dBi;并且能实现高/低频双波段切换、全向/定向波束切换和水平面内360°波束扫描功能. 该天线具有波束切换灵活、功耗低、造价低等特点,在新一代无线通信系统中具有一定的应用价值.     

基于MEMS开关的方向图可重构天线的设计

设计了一种波束可重构天线,以实现宽带、宽角方向图可重构设计。该天线由4组具有不同波束指向的天线子阵组成,通过6个RF-MEMS开关控制其波束指向;采用的宽带单元天线,在2.4 GHz～3.4 GHz频率范围内(相对带宽34.5%),电压驻波比小于2。馈电网络的设计采用小型化宽带阻抗变换器,减小了馈电网络尺寸,并拓展了带宽。仿真结果表明,可重构天线实现了0°,25°,40°和50°的不同波束指向,除部分频点外,4种状态天线的驻波在2.5 GHz～3.25 GHz(相对带宽26%)带宽内驻波比均小于2。     

一种方向图可重构印刷振子天线的设计

为了在同一副天线上实现定向和全向方向图,提出了一种方向图可重构印刷振子天线。通过控制开关的状态,天线实现单极子和带反射器的偶极子两种工作方式,分别实现全向和定向方向图。用Ansoft HFSS软件对天线尺寸进行了分析和优化。根据仿真结果对于所提出的天线进行了制作和测试,并给出了测试结果。测试结果表明:开关断开时,天线带宽为2.09～2.44GHz;开关闭合时,天线带宽为2.64～2.94GHz。     

一种X 和Ka 波段频率可重构Koch分形振子天线研究*

将射频开关和Koch分形振子相结合,设计了一款结构紧凑的可工作于X和Ka两个波段的频率可重构天线,所设计的天线长度约为相同谐振频率普通振子天线的80％.天线工作于Ka频段时,由于天线中被射频开关断开的其它部分对其辐射性能的影响严重,会使Ka频段的方向图发生严重变形,因此我们又对天线进行了改进优化.改进后的天线由Koch分形振子和其前端另外延伸增加的一普通振子构成,改进天线在X频段和Ka频段的性能分别由Koch分形振子和普通振子所决定.仿真和实测结果表明:改进优化后的天线在X和Ka两个频段都具有良好的性能.     

馈电相位可调极化可重构微带贴片天线

设计了一种相位可调的极化可重构微带贴片天线.该天线采用双馈电方式工作,通过改变馈电网络中4个单刀双掷开关的导通状态在两个馈电点形成不同的相位差,从而实现左旋圆极化、右旋圆极化以及线极化之间的切换.实验结果与理论分析和仿真结果相吻合,天线实现了良好的极化重构能力.特别是不同极化状态下,天线工作频率具有良好的一致性.     

同频方向图可重构印刷振子天线设计

为了在同一副天线、同一频段实现方向图可重构,提出了一种方向图可重构印刷振子天线。通过改变开关的状态,天线实现单极子和带反射器的偶极子两种工作方式。单极子辐射全向方向图,带反射器的偶极子辐射方向图为定向。利用Ansoft HFSS10.0 仿真软件对天线尺寸进行了分析和优化。仿真结果表明：开关断开、闭合时,天线实现 了在2.34～2.64GHz 工作频带上的定向和全向方向图;在2.45GHz 处,最高点增益分别为6.7dB 和3.1dB。     

一种方向图可重构圆极化阵列天线的设计北大核心CSCD

为了实现天线波束的灵活重构和调控,提出了一种方向图可重构圆极化阵列天线。阵列天线选用L型探针耦合馈电以拓宽阻抗带宽和圆极化轴比带宽,并基于提出的相位变换器设计输出端口间相位差可调的馈电网络。通过控制馈电网络中相位变换器上各PIN二极管工作状态,实现了天线的主辐射波束指向在+40°,+15°,-15°和-40°角度间切换。实测结果表明,该阵列天线在四种工作状态下的重叠阻抗带宽约为22%(2.2~2.74 GHz),重叠轴比带宽约为12.2%(2.33~2.62 GHz),且圆极化峰值增益为6.48 dBi。     

宽带极化与方向图可重构天线研究

随着无线通信系统的快速发展, 宽带可重构天线将在未来发挥巨大作用.文中综述了四种宽带极化与方向图可重构天线, 它们都具有提高通信系统容量, 消除极化失配, 扩大辐射范围等特点.首先介绍了一种宽带的多线极化可重构天线.此款天线基于L型探针馈电的贴片天线, 实现了0°, 45°, 90°以及—45°极化的选择, 具有宽带、低剖面、高增益的特点.其次, 同样基于L型探针馈电的贴片天线, 通过引入一个输出相位可重构的功分馈电网络, 实现了宽带的圆极化可重构天线, 其同样具有宽带、低剖面、高增益的特点.除了极化可重构天线, 文中还介绍了两款方向图可重构天线, 可分别实现线极化以及圆极化的全向锥状波束以及定向辐射波束的方向图可重构.前者是基于宽带的单极子贴片天线跟L型探针馈电的贴片天线的有机结合.后者是基于环缝隙的贴片天线配合激励端口可重构的功分馈电网络的组合.此两款天线均具有结构紧凑、宽带、增益稳定的特点.     

微带可重构天线的初步探讨

引入了一种崭新的天线概念-可重构天线。首先根据传统微带天线腔模理论定性地分析了微带可重构天线的工作机理，然后用时域有限差分（FDTD）法对微带天线的可重构特性进行了仿真分析。仿真和分析表明，矩形微带可重构天线当某一边长大于等于一个工作波长时，能够获得良好的可重构特性。     

一种用于手持移动终端的可重构天线设计

提出了一种可用于手持移动终端的可重构天线的设计方法。该天线安装有两＋RF—PIN开关,可通过一个直流控制电路控制开关的状态,以使天线的极化方式和辐射方向图发生变化,从而实现极化可重构和方向图可重构。该天线结构紧凑,易于与电路板集成在一起,在移动终端中有良好的应用价值。     

频率可重构超宽带天线研究

超宽带天线和可重构天线是当今天线领域研究的热点。将可重构天线技术应用到超宽带天线设计中,讨论了频率可重构超宽带天线的设计思路。以印刷单极子椭圆天线为原型,给出了两个可重构天线的具体结构,并对天线进行了可重构带阻设计,避免与相关频段之间的干扰。仿真结果表明:重构后天线Ⅱ的低频获得了扩展,其相对尺寸的长和宽分别减小到最大工作波长的0.116倍和0.087倍,工作频段为0.174~10.9GHz,可重构阻带为5.1~5.95GHz,带宽比可高达62:1.     

五元印刷单极子方向图可重构阵列天线*

设计制作了一种用于无线通信移动终端的方向图可重构阵列天线.该阵列天线由一个激励单极子和四个长度可调的寄生印刷单极子组成,可工作于两种模式,阵列波束在方位面内有八种不同的指向.通过控制PIN开关的状态,寄生单元可以在引向器和反射器之间切换状态,方向图的主瓣指向开关断开的阵元方向.阵列天线方向图可以以45°步长覆盖方位面,工作频带覆盖WiMAX (3.40-3.69GHz)频段,辐射增益大于6dBi.在两种模式中各选取了一个指向状态,对其回波损耗和方向图进行了实测,实测结果与仿真结果吻合较好.     

RFID分形阅读器天线设计

研究了不同阶数的Minkowski分形微带贴片天线的性能,给出了一种双层2阶Minkowski分形阅读器天线,仿真结果表明,天线在谐振频率点处具有良好的性能,且尺寸大小为30mm×30mm,与普通的方形贴片天线相比,其面积大约减少了43．75％,宽度减少了25％,具有较好的尺寸缩减特性,天线的性能和尺寸能满足手持RFID阅读器的要求。该天线设计具有结构简单、易于制作等特点,适合用于RFID阅读器天线的小型化设计。     

带寄生贴片的圆盘形方向图可重构天线设计

提出了一种新的带寄生贴片的圆盘形方向图可重构天线。天线主要由位于中心的圆形贴片和周围环绕的五个带U型槽的扇环形寄生贴片组成。该天线工作在5.5 GHz WiMAX(全球微波接入互操作性)波段范围内,在谐振频率点具有较好的阻抗匹配特性。通过控制开关,天线可以在θ=45°的面内实现五种定向方向图变化。计入方向图增益及波瓣宽度,可以实现波束全向覆盖。天线方向图的旁瓣和后瓣较小,主瓣方向最大增益可达6.3 dB,定向辐射特性显著,具有较强的抗干扰能力。该天线尺寸小、剖面低。还分析了一些重要结构参量对天线性能的影响。天线的仿真与测试结果具有较好的一致性。     

应用于感知物联网的方向图可重构超高频RFID标签天线

提出了一款新颖的应用于感知物联网的方向图可重构的RFID超高频电子标签天线。该RFID超高频电子标签天线为应用于金属物品的偶极子天线,创新地在RFID超高频电子标签天线中采用汉字结构;偶极子天线应用"铰链型"可旋转结构,在0~90°范围内调控超高频电子标签天线的偶极子臂的夹角,进而实现电子标签天线的阻抗实部在0~90Ω范围以及虚部在150~260Ω范围内可调,方向图在边射(约0°)和前向端射(约-90°)范围内调控;在该超高频天线偶极子臂夹角固定为某一特定角度(以60°为例)的前提下,通过在"铰链型"天线的上层加一层介质和电磁带隙栅格结构进一步调控方向图的辐射方向(以60°夹角为例,可进一步调控30°~40°)。实际测试结果验证了RFID超高频电子标签天线的可翻转偶极子臂对方向图的调控性,以及EBG结构对方向图辐射方向的可调控性。在此探索了可重构天线在RFID超高频电子标签天线的延伸,尤其提出并验证了可翻转偶极子臂以及EBG对RFID超高频电子标签天线的方向图及方向图辐射方向的可调控性能。     

基于极化可重构天线的天线选择方案

天线选择是降低多天线通信系统的硬件复杂度以及改善空域相关性能的有效途径,但对于天线安装空间受限的小型终端,天线的数目将受到很大限制,从而制约了天线选择算法的实施.本文提出一种基于极化可重构天线的天线选择方案,该方案具有紧凑的天线结构和低复杂度的选择算法,适合于小型移动终端使用;通过理论以及数值仿真实验,证明了该方案能明显提高系统性能.