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具备可切换馈电网络的宽带模式分集贴片天线

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简介：
本发明提出一种具备可切换馈电网络的宽带模式分集贴片天线，通过创新设计实现多频段高效工作与信号增强，适用于现代无线通信设备。 本段落介绍了一种单馈宽带模式分集天线的设计。该设计通过集成引脚二极管的可切换馈电网络实现了方向图的重新配置能力，能够提供0°同相或180°异相的天线激励方式。辐射贴片由一对对称布置的阶梯状探针进行激发：当两阶梯式探头采用同相激励时，在贴片上生成锥形模式；若为异相激励，则使天线工作于宽边模式下。原型经过精心开发、制造和测量，结果显示在宽边模式下的10 dB回波损耗阻抗带宽从1.95 GHz到3.65 GHz（覆盖范围达60.7%），而在锥形模式下则为1.65 GHz至3.65 GHz（覆盖范围达到72.7%）。同时，该天线在宽边和圆锥工作状态下分别达到了峰值增益最高可达10.2 dBi与7.7 dBi，并且辐射效率均超过了80%及76%。

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  • 具备可切换馈电网络的宽带模式分集贴片天线
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    本发明提出一种具备可切换馈电网络的宽带模式分集贴片天线，通过创新设计实现多频段高效工作与信号增强，适用于现代无线通信设备。 本段落介绍了一种单馈宽带模式分集天线的设计。该设计通过集成引脚二极管的可切换馈电网络实现了方向图的重新配置能力，能够提供0°同相或180°异相的天线激励方式。辐射贴片由一对对称布置的阶梯状探针进行激发：当两阶梯式探头采用同相激励时，在贴片上生成锥形模式；若为异相激励，则使天线工作于宽边模式下。原型经过精心开发、制造和测量，结果显示在宽边模式下的10 dB回波损耗阻抗带宽从1.95 GHz到3.65 GHz（覆盖范围达60.7%），而在锥形模式下则为1.65 GHz至3.65 GHz（覆盖范围达到72.7%）。同时，该天线在宽边和圆锥工作状态下分别达到了峰值增益最高可达10.2 dBi与7.7 dBi，并且辐射效率均超过了80%及76%。
     
  • 具备紧凑馈电网络的宽带四臂螺旋天线
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    本研究介绍了一种新型宽带四臂螺旋天线，通过设计独特的紧凑馈电网络，显著提升了天线的工作带宽和效率，适用于多种无线通信系统。 传统的自相移馈电四臂螺旋天线（QHA）在最小回波损耗频点和最小轴比频点上不一致，导致难以在同一宽频率范围内同时实现良好的阻抗匹配与圆极化特性。尽管采用功分相移网络馈电可以解决这一问题，但其尺寸通常较大，不适合应用于手持设备中。本段落提出了一种底部配备紧凑型功分相移馈电网络的四臂螺旋天线设计，在较宽频段内能够实现四个输出端功率平衡且各相差90度的相位分布。这种新颖的馈电方案使得该类天线不仅具备宽带圆极化辐射特性，同时保持了小型化的尺寸优势，非常适合GPS和北斗移动手持设备的应用需求。
     
  • L型馈电方法在展宽贴片天线频带中的设计与分析
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    本文探讨了L型馈电技术在扩展贴片天线频率范围方面的应用，并对其性能进行了详细的设计和理论分析。 微带天线由于其固有的窄频带特性，在广泛应用上存在局限性，因此研究如何扩展微带天线的频带宽度具有重要意义。通过使用Ansoft公司的HFSS仿真软件对L型探针馈电方式的微带贴片天线进行了仿真分析，并设计了一款中心频率为1000 MHz、采用L形探针馈电方法的微带贴片天线，其绝对带宽达到了320 MHz，占中心频率的32%，辐射增益约为9 dB。该设计方案具有尺寸小、结构简单以及超宽带的特点。
     
  • 小型双馈宽带U形槽圆极化贴片天线
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    本设计介绍一种创新的小型双馈宽带U形槽圆极化贴片天线。通过优化结构和引入独特的U形槽设计，显著提升了天线的工作带宽及性能，适用于多种无线通信场景。 本段落提出了一种小型宽带圆极化U形缝隙贴片天线，并采用了双馈设计。在传统的单馈方形U形缝隙贴片天线上添加了一个高介电常数的基板，通过在垂直缝隙附近引入一个额外的馈电探针来激发两个紧密相邻的串联共振频率。研究发现这两个谐振频率可以独立调节，且通过调整两个馈电端口之间的非正交相位差，可以使U形槽相对于贴片的方向发生变化，并实现宽带圆极化效果。实验结果显示，在重叠带宽内VSWR小于1.5和AR小于3 dB的性能超过了20%，并且天线的整体尺寸较小，仅为0.3 * 0.3 * 0.068个波长，其中波长为工作频段中心频率对应的自由空间波长。
     
  • 提高微带贴片天线带宽的方法-如何增加天线带宽
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    本文探讨了提升微带贴片天线带宽的有效策略，并深入分析了增加天线带宽的具体方法和技术。 不同的天线提高带宽的具体方法可能有所不同。这里以微带贴片天线为例来讲解如何提升其带宽。 微带贴片天线的基本结构包括介质基板、金属贴片以及接地平面等部分，通过优化这些组成部分的设计可以有效增加天线的带宽。具体的方法有很多，例如采用缝隙耦合馈电方式、引入寄生单元或者使用非均匀厚度的介质材料等技术手段来改善天线性能。 需要注意的是，在实际应用中还需要考虑其他因素如增益和效率之间的权衡问题，因此在选择合适的宽带化方案时需要综合考量。
     
  • 宽带宽L频段圆极化贴片天线
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    本设计介绍了一种宽带宽、L频段工作的圆极化贴片天线。其独特结构保证了高效的圆极化性能和广泛的带宽范围，适用于卫星通信等需要高性能圆极化天线的场景。 圆极化全向天线因其优异的性能特点，在现代无线应用领域越来越受到重视。本段落提出了一种适用于L频段、具有宽轴比带宽特性的微波贴片天线设计，该天线由上下两层介质构成，下层通过微带馈线耦合进行供电，并在接地板上蚀刻十字交叉缝隙以促进圆极化并优化顶层贴片的耦合效果。根据实验结果，在3dB轴比范围内（1.023～1.060GHz），该天线表现出色，其增益值高于5.68dBi，并且在中心频率点（1.04 GHz）时前后瓣比超过20dB。
     
  • 基于HFSS的同轴馈电微带贴片天线仿真
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    本研究利用HFSS软件对同轴馈电微带贴片天线进行仿真分析，旨在优化其设计参数以达到最佳性能。 同轴馈电微带贴片天线的HFSS仿真在2.4GHz频率下的研究。
     
  • 改进型宽带U形缝贴片天线阵
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    本作品设计了一种改进型宽带U形缝贴片天线阵，通过优化结构参数，显著提升了天线的工作带宽和辐射效率，在无线通信领域具有广泛应用前景。 ### 新型宽带U型缝贴片天线阵的关键知识点 #### 1. 宽带U型缝贴片天线阵的创新与应用 新型宽带U型缝贴片天线阵是一种高性能的天线系统，由四个U形缝隙微带贴片构成，并通过一种改进的宽带匹配网络进行馈电。该设计确保了卓越的宽带性能，在10.4至16.7GHz的工作频段内表现出色，阻抗带宽达到46.5%，最大增益可达15dBi，且在超过13dBi的增益范围内占据整个频段的约30%。此外，交叉极化电平在整个工作频率范围内的表现均低于-18dB。这表明该天线阵不仅具备出色的宽带特性，在增益和极化控制方面也有卓越的表现。 #### 2. 微带天线的优势与挑战 微带天线自上世纪七十年代以来，因其体积小、重量轻、易于集成于载体表面以及成本低廉等优点迅速在通信、雷达及遥感技术等领域获得广泛应用。然而，单个微带天线的增益和方向性有限，难以满足高性能需求。为解决这一问题，通常采用多单元阵列的形式，并通过馈电网络实现能量分配与优化。尽管如此，微带天线窄频特性始终是限制其应用的主要因素之一，因此设计者们探索了多种方法来拓宽工作频率范围。 #### 3. U型缝贴片天线的设计与优化 U型缝贴片天线是一种简化结构的宽带微带天线类型。通过在矩形贴片上引入U形缝隙可以显著增强其带宽性能。本研究中，该设计采用了更为先进的耦合机制替代传统的同轴馈电方式，在保持紧凑尺寸的同时实现了更宽的工作频段（从30%提升至50%），并进一步提高了增益水平。 #### 4. 宽带馈电网络的创新 在天线阵的设计过程中，宽带馈电网络是至关重要的。传统方法中使用了基于4λ阻抗变换器的功率分配方案，虽然有效但频率范围有限。为了克服这一限制，设计者们考虑采用更为复杂的多级联结构实现更宽的工作带宽需求。然而这将增加复杂性和成本负担。本研究提出了一种新型宽带功分器模型，其基于传输线理论进行优化设计，并通过实际测试验证了该方案的有效性。 #### 5. 微带天线阵的未来发展 随着无线通信技术的进步，对微带天线性能的要求也在不断提升。新型宽带U型缝贴片天线阵作为这一领域的重大突破之一，预示着未来发展的方向将更加注重提升宽带范围、降低交叉极化电平和增强增益及指向性等关键指标，并通过简化馈电网络设计来提高效率与可靠性。此外，在新材料和技术（如纳米技术）的应用下探索更小尺寸、更低重量且更高性能的微带天线阵将是未来研究的重点方向之一。