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一种新型双频双圆极化复合微带天线设计

电波科学学报 2023年

作者：傅世强付笑茹李婵娟王钟葆大连海事大学信息科学技术学院

针对空间微波能量收集的应用场景，提出了一种微带线行波激励的双端口双频双圆极化复合微带天线。该天线由一个工作在低频段的微带圆环和一个工作在高频段的微带圆片复合而成，分别由两种不同的正交十字缝隙耦合馈电，采用微带线级联依... 详细信息

针对空间微波能量收集的应用场景，提出了一种微带线行波激励的双端口双频双圆极化复合微带天线。该天线由一个工作在低频段的微带圆环和一个工作在高频段的微带圆片复合而成，分别由两种不同的正交十字缝隙耦合馈电，采用微带线级联依次相差90°顺序旋转四馈电实现圆极化，通过对称性结构设计，分别从两个不同端口输入获得双圆极化性能。实验结果表明：在880～960 MHz和1.85～2.45 GHz频带内S11<-10 dB，阻抗相对带宽分别为8.7%和30%；在885～920 MHz和1.86～2.43 GHz频带内轴比小于3 dB，圆极化相对带宽分别为4%和29%；天线的方向性在工作频段内良好，在低频段增益达到5.4 dBic，在高频段增益达到7.7 dBic。该天线结构紧凑且加工简单，为双端口双频双圆极化天线的研究与设计提供了新思路。

关键词：缝隙耦合行波激励双频双圆极化复合天线

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多模卫星定位导航系统的宽带天线

哈尔滨工业大学学报 2008年第11期40卷 1811-1814页

作者：付世强房少军王钟葆吕善伟大连海事大学信息科学技术学院大连116026 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083

为解决单一系统覆盖空白和定位精度低的问题,提出一种多模卫星定位导航系统终端的宽频带圆极化微带天线.通过选用低介电常数泡沫材料组成叠层微带天线结构,采用宽带功分相移网络和倒L带条近耦合四臂平衡馈电,充分展宽了天线的阻抗带宽... 详细信息

为解决单一系统覆盖空白和定位精度低的问题,提出一种多模卫星定位导航系统终端的宽频带圆极化微带天线.通过选用低介电常数泡沫材料组成叠层微带天线结构,采用宽带功分相移网络和倒L带条近耦合四臂平衡馈电,充分展宽了天线的阻抗带宽和圆极化带宽.功分相移网络采用带状线四周封闭结构,抑制了馈电网络寄生辐射对天线方向性的影响.给出了天线的设计思路,分析了结构参数对天线性能的影响.仿真结果表明:天线具有较好的特性,驻波比<1.5的阻抗带宽达48%,轴比<3 dB的圆极化带宽达67%.对天线进行了加工测试,测试结果与仿真结果具有较好的一致性,并且在工作频带内天线增益高于6 dB.设计的天线能满足接收多模导航卫星信号的要求,具有良好的应用前景.

关键词：多模天线叠层微带天线倒L带条卫星导航

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一种超高频射频识别读写器天线

电子学报 2011年第8期39卷 1873-1877页

作者：王钟葆房少军傅世强大连海事大学信息科学技术学院

本文提出了一种适用于我国UHF RFID读写器的宽带圆极化叠层微带天线.通过选用廉价FR4板、空气层介质和对角线切角的正方形贴片组成叠层结构,采用S型水平蜿蜒带条激励主辐射贴片的馈电方式,展宽了天线的阻抗带宽和轴比带宽.所提出的S型... 详细信息

本文提出了一种适用于我国UHF RFID读写器的宽带圆极化叠层微带天线.通过选用廉价FR4板、空气层介质和对角线切角的正方形贴片组成叠层结构,采用S型水平蜿蜒带条激励主辐射贴片的馈电方式,展宽了天线的阻抗带宽和轴比带宽.所提出的S型水平蜿蜒带条馈电技术,实现了对称的辐射方向性图.给出了天线设计思路,并利用电磁仿真软件分析了天线性能,仿真与测试结果吻合良好.测试结果表明:天线具有较好的性能,VSWR<1.5的阻抗带宽达26.6%(722-944MHz),轴比小于3dB的圆极化带宽达10.8%(838-934MHz),在3dB轴比带宽内增益大于8.5dBi.所设计的天线能满足我国UHF RFID读写器的应用要求,具有良好的应用前景.

关键词：宽带圆极化贴片天线 S型水平蜿蜒带条射频识别读写器

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基于田口优化方法的GPS微带天线仿真设计

微波学报 2012年第3期28卷 33-38页

作者：傅世强房少军王钟葆大连海事大学信息科学技术学院大连116026

随着现代无线通信技术的发展,人们对天线设计的要求也越来越高。传统的设计方法已经不能满足当今天线设计的需要,使用微波EDA软件进行天线设计已经成为必然趋势。本文详细介绍了具有全局优化功能的田口方法,并提出了将HFSS电磁场仿真软... 详细信息

随着现代无线通信技术的发展,人们对天线设计的要求也越来越高。传统的设计方法已经不能满足当今天线设计的需要,使用微波EDA软件进行天线设计已经成为必然趋势。本文详细介绍了具有全局优化功能的田口方法,并提出了将HFSS电磁场仿真软件与田口方法相结合进行天线优化设计的思想。在Matlab环境下编写田口优化算法程序作为外部优化器,通过调用HFSS软件实现了GPS微带天线最优设计;既利用了仿真软件的计算优势,确保了天线求解的正确性,又利用优化算法的快速收敛特性,节省了计算时间,提高了设计效率。

关键词：田口方法全局优化 GPS微带天线圆极化

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新型微带天线的研究

新型微带天线的研究

作者：王钟葆大连海事大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的不断发展,无线通信设备开始朝着低成本、小型化和宽频带方向发展。天线作为无线通信系统的门户,将对无线通信系统的性能产生最直接的影响。微带天线由于具有成本低、体积小、重量轻、剖面低、易加工、易与飞行器共形... 详细信息

随着无线通信技术的不断发展,无线通信设备开始朝着低成本、小型化和宽频带方向发展。天线作为无线通信系统的门户,将对无线通信系统的性能产生最直接的影响。微带天线由于具有成本低、体积小、重量轻、剖面低、易加工、易与飞行器共形等诸多优点,已得到广泛应用。但是对于不同的通信系统,微带天线的技术指标要求是不一样的。因此,针对特定通信系统的要求,研究相应的新型微带天线具有重要的意义。本论文在国家863计划等项目的资助下,针对机载多模卫星导航、便携式UHFRFID读写器和地面数字电视发射系统三种不同的应用场合,提出了三种新型微带天线结构,并采用理论分析、数值仿真和实验验证的方式对它们进行了研究。首先,提出了一种机载多模卫星导航微带天线。该天线采用叠层微带天线结构实现双频带工作;采用近耦合探针馈电方式实现良好的输入匹配;采用高介电常数的介质基板包围辐射贴片的方法提高低仰角增益;采用宽带正交馈电网络对叠层微带天线进行馈电实现RHCP接收;采用半波长微带线左右并联不等长开路和短路微带线的宽带90°相移器结构提高相移器的加工容差能力。实验结果表明,该天线具有回波损耗小、波束宽、低仰角增益高等优点。然后,提出了一种应用于便携式UHF RFID读写器的微带天线。该天线采用切角正方形贴片中间开槽和天线四周围绕垂直地板的结构形式,实现了天线的圆极化、小型化和高增益;同时采用了一种新型的电容性耦合馈电结构,减少了由馈电探针引起的交叉极化和实现了良好的输入匹配。实验结果表明,该天线具有体积小、成本低、圆极化性能好、波束宽、低仰角增益高等优点。最后,提出了一种应用于地面数字电视发射系统的微带天线。该天线采用铝板叠层配置提高天线阻抗宽带;下层板加载开路短截线,通过调整开路短截线的尺寸可调节输入阻抗;采用伴随灵敏度分析和基于梯度的优化方法,将微带天线电压驻波比小于1.1的相对带宽提高到7.6%,首次将微带天线应用于地面数字电视发射系统中。

关键词：微带天线多模卫星导航射频识别地面数字电视

一种超宽带非对称共面波导-槽线转接器的研究

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电波科学学报 2010年第3期25卷 559-563页

作者：陈鹏李晓明房少军王钟葆大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116026

为了提高共面波导与槽线连接的灵活性，并展宽其带宽，该文提出一种超宽带非对称共面波导-槽线转接器结构。利用时域有限差分法，基于PML吸收边界条件，计算了非对称共面波导-槽线转接器在1～12GHz的S参数，分析了非对称共面波导槽宽比... 详细信息

为了提高共面波导与槽线连接的灵活性，并展宽其带宽，该文提出一种超宽带非对称共面波导-槽线转接器结构。利用时域有限差分法，基于PML吸收边界条件，计算了非对称共面波导-槽线转接器在1～12GHz的S参数，分析了非对称共面波导槽宽比对转接器性能的影响。从计算结果可以看出，非对称共面波导槽宽比对转接器性能的影响呈现出一定的规律性，从而得出非对称共面波导结构与槽线的连接，在设计灵活性、阻抗匹配及带宽展宽方面均优于对称共面波导-槽线转接器。

关键词：超宽带非对称共面波导非对称共面波导-槽线转接器时域有限差分法 S 参数

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一种波导窄边裂缝天线缝隙倾角的改进方法

电波科学学报 2018年第1期33卷 21-26页

作者：邵特房少军傅世强王钟葆大连海事大学信息科学技术学院大连116026

为减小波导窄边裂缝天线缝隙间互耦对天线性能的影响,实现低副瓣的设计,提出了一种倾角波动分布的设计方法.天线电流分布选用泰勒分布,利用HFSS软件确定缝隙倾角初值,在此基础上得到波动分布的倾斜角度,并通过遗传算法对缝隙倾角进行优... 详细信息

为减小波导窄边裂缝天线缝隙间互耦对天线性能的影响,实现低副瓣的设计,提出了一种倾角波动分布的设计方法.天线电流分布选用泰勒分布,利用HFSS软件确定缝隙倾角初值,在此基础上得到波动分布的倾斜角度,并通过遗传算法对缝隙倾角进行优化.使用Matlab与HFSS软件联合仿真,省略了建模、设置参数等大量操作,提高了设计效率.基于此,设计了一款长度为1.2m的X波段波导窄边裂缝天线,仿真发现副瓣电平比传统设计方法低2.17dB,加工了天线实物并进行了测试,天线实测增益和副瓣电平分别为20.9dBi和-28.7dB,验证了方法的有效性.

关键词：互耦倾角波动分布遗传算法联合仿真

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一种液态金属锥形螺旋天线的仿真研究

系统仿真学报 2016年第2期28卷 343-347页

作者：周芸房少军傅世强王钟葆大连海事大学信息科学技术学院大连116026 辽宁师范大学物理与电子技术学院大连116021

为设计可替代固体金属天线且具有小体积、高增益、宽带宽、易重构等特点的圆极化天线,提出一种易于调节形状的液态金属锥形螺旋天线。以应用于海事卫星通信为例,采用HFSS软件对天线进行设计与仿真,利用仿真软件的优化功能对天线进行了... 详细信息

为设计可替代固体金属天线且具有小体积、高增益、宽带宽、易重构等特点的圆极化天线,提出一种易于调节形状的液态金属锥形螺旋天线。以应用于海事卫星通信为例,采用HFSS软件对天线进行设计与仿真,利用仿真软件的优化功能对天线进行了阻抗匹配,得到良好的圆极化辐射和阻抗特性。仿真结果表明：天线在整个海事卫星通信工作频带（1 525～1 660.5 MHz）范围内,增益达到8.5d B;轴比〈3 d B带宽达到了520 MHz。对比同尺寸同结构的固体金属（铜）天线,轴比带宽超出约30MHz。因此所提出的液态金属锥形螺旋天线在易于可重构前提下,达到了固体金属天线技术要求。

关键词：液态金属螺旋天线带宽截断结构

第四代海事卫星通信陆地移动终端天线阵的设计

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大连海事大学学报 2009年第2期35卷 65-67,71页

作者：付世强房少军王钟葆陈鹏大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116026

为解决圆极化微带天线阵馈电网络较为复杂、工程实现较为困难这一问题,提供一种适用于宽带全球局域网陆地移动终端的天线阵简易设计方法.采用微带线三维过渡段倾斜馈电,利用方形贴片切角实现圆极化工作,并采用叠层单元结构连续旋转组成... 详细信息

为解决圆极化微带天线阵馈电网络较为复杂、工程实现较为困难这一问题,提供一种适用于宽带全球局域网陆地移动终端的天线阵简易设计方法.采用微带线三维过渡段倾斜馈电,利用方形贴片切角实现圆极化工作,并采用叠层单元结构连续旋转组成天线阵,使得天线的阻抗带宽(VSWR≤2)和轴比带宽(AR≤3 dB)分别达到35%和20%.实测结果表明,天线在整个海事卫星工作频带内驻波比小于1.5,增益高于13 dB.实测结果与仿真结果具有良好的一致性.

关键词：单馈电圆极化叠层贴片天线连续旋转技术三维过渡段宽带全球局域网(BGAN)