多层微带天线复合成型工艺技术研究

主要介绍了多层微带天线在复合成型过程中对结构板与电气板的变形控制以及材料的电性能匹配设计.提出采用高模量碳纤维层压板作为蜂窝夹层结构面板并按"零膨胀"理论进行铺层设计,选用低损耗介质、低热膨胀系数和高力学性能的轻质泡沫材料及粘接胶膜,并使用特种工装设备将多层微带板、多层泡沫材料和结构板复合粘接在一起,最后采用真空袋加压的工艺方法复合固化成型.     

W波段小型化低交叉极化片上天线

针对W波段毫米波片上雷达系统的小型化、高集成度、低功耗应用,本文基于0.13μm Bi-CMOS工艺提出了一种工作在94 GHz的小型化新型短路微带片上天线。该天线基于传统四分之一波长短路微带天线(Shorted Patch Antenna, SPA)结构,通过引入对称反向接地的寄生SPA,显著降低了天线H面的交叉极化。同时寄生SPA引入了新的谐振点,有效提高了天线的带宽。为了实现小型化的应用,本文通过引入容性加载,进一步减小了片上天线的尺寸。天线馈电采用共面集成波导(CPW)直接馈电形式,以便于毫米波GSG探针平台的测试。仿真结果显示,天线增益约为-3.2 dBi,-10 dB相对带宽为4.4%,E面、H面交叉极化分别为53.7 dB和28 dB,辐射效率大于10%。与传统四分之一波长短路微带天线相比,提出的天线-10 dB相对带宽提高了2.5%,H面交叉极化降低了16.5 dB,天线尺寸缩小了32.5%。     

基于三维织物的四元阵纺织天线

研制了一种新型的基于三维正交织物的纺织天线。该天线采用串馈四元阵形式,具有柔软性、易共形的性能,除了具有天线的功能,还具有纺织结构的功能。通过实验测定了天线的带宽、增益等指标。实验证明,该天线带宽为1.43~1.54 GHz,最大增益为7 dB,其尺寸为428 mm×155 mm。实验验证了新型天线的实用性。     

基于开口谐振环的微带天线互耦抑制研究

提出了一种通过加载开口谐振环隔离板来抑制微带天线阵元之间耦合的方法。首先设计了一款工作频率在6GHz的微带天线阵,然后在其阵列单元间加载单环SRR隔离板结构。该结构在特定频段具有带阻特性,可以有效抑制天线单元间的互耦,增加天线单元间的隔离度。最后利用HFSS软件进行了仿真与优化。仿真结果证明:该结构的引入能使微带天线单元间的互耦因子降低10d B左右,体现了较好的互耦抑制特性。     

一种具有宽角轴比特性的圆极化天线

分析了微带圆极化天线的工作原理,提出了一种双层电磁耦合型馈电结构以取代传统的馈电结构.通过优化L型微带馈电形状、馈线与辐射单元间的间距以及馈线阻抗匹配等措施,实现了一种具有宽角轴比特性的微带圆极化天线,并对其样机的增益、轴比和电压驻波比进行了测试,测试结果表明天线性能达到了预期研究目标.     

一种新型的X波段圆极化微带天线

该文采用双层方形贴片开对角槽的结构设计了一种新型的应用于X波段的圆极化微带贴片天线。通过仿真优化,天线轴比<3dB的带宽480 MHz,增益达到6.29dB,反射系数s11<-10dB的相对阻抗带宽达到6.6%,天线具有良好的圆极化和阻抗匹配特性。     

具有CSRR缺陷地RFID天线小型化设计研究

设计出一款可应用于射频识别(RFID)系统的5.8GHz传统微带矩形贴片天线。天线的辐射贴片尺寸为15.5mm×11.5mm,-10dB的阻抗带宽为80 MHz,最小回波损耗为-36.138dB。在传统微带天线的基础上,设计出一款采用互补开口谐振环(CSRR)缺陷地结构进行改进的小型化天线,天线的辐射贴片尺寸为10mm×7.5mm,-10dB阻抗带宽为62 MHz,最小回波损耗为-23.574dB。相比传统微带天线,改进后的天线的辐射贴片尺寸减小了57.9%,小型化的效果明显且带宽特性和增益特性都能符合RFID系统的一般要求。     

基于超材料结构实现5.8GHz RFID天线小型化设计

设计出一款可应用于RFID（Radio Frequency Identification）系统的5.8GHz传统矩形微带天线,天线辐射贴片尺寸为15.74mm×11.12mm,天线的回波损耗（S11）的实测结果为-23.276dB。此后,在矩形微带天线基础上进行设计改进,通过分别蚀刻15个超材料结构I型谐振环和6个超材料结构开口谐振环(Split Resonant Ring, SRR),构造出两款新型小型化天线。与传统矩形天线相比,在保持方向性、最大增益等参数性能基本不变的条件下,基于超材料结构的天线辐射贴片尺寸分别为12.44mm×9.12mm 和11.74mm×9.1mm,相比传统矩形天线分别缩小了35.2%和41.82%,辐射贴片小型化效果明显,其回波损耗实测结果分别为-21.83dB 和-15.40dB。     

具有一层空气隙的矩形微带天线谱域导抗法

对具有一层空气隙的矩形微带天线进行了分析，利用谱域导抗矩阵推导出谱域中的并矢格林函数，利用伽略金法导出了谐振频率的本征方程，并从基片上表面切向电场分量的傅里叶变换直接得出辐射方向图．本文计算出的谐振频率和辐射方向图与其它的理论数值及文献中的测量结果相比较，其一致性很好．     

宽频带高增益微带天线元研究

本文提出了一种微带天线元的新结构，它具有宽频带和高增益特性。用谱域法推导了特征方程。用等效电路观点得到输入驻波比的频率特性公式，数值计算设计了一个Ｃ波段微带天线元。实测驻波比带宽达１６％或２５％，增益在１０．２－１１．３ｄＢ范围。这表明其带宽和增益都比普通微带天线元的带宽（５－６）％和增益（６－７）ｄＢ大得多。