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中国光学 2020年第1期13卷 1-13页

作者：王晓东颜伟李兆峰张博文黄镇杨富华中国科学院半导体研究所半导体集成技术工程研究中心北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院大学微电子学院北京100049 中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室北京100083

为了提高场效应晶体管太赫兹探测器的响应度并降低噪声等效功率,需要对探测器集成平面天线的结构进行合理设计与优化,本文对集成平面天线结构的场效应晶体管太赫兹探测器的研究进行了深入调研。首先,对场效应晶体管太赫兹探测器的工作... 详细信息

为了提高场效应晶体管太赫兹探测器的响应度并降低噪声等效功率,需要对探测器集成平面天线的结构进行合理设计与优化,本文对集成平面天线结构的场效应晶体管太赫兹探测器的研究进行了深入调研。首先,对场效应晶体管太赫兹探测器的工作原理进行了分析,介绍了集成平面天线如何解决耦合太赫兹波效率低的问题。然后,介绍了一些常用的平面天线结构,包括偶极子天线、贴片天线、缝隙天线、grating-gate和其他类型的结构,比较了各种天线的性能以及引入后对太赫兹探测器响应度的影响。通过对比不同天线结构的探测器响应度和噪声等效功率等参数指标,发现:采用平面天线结构之后,场效应晶体管太赫兹探测器的响应度有了大幅度的提升,各种类型的天线对探测器响应度都有不同程度的提升。本文着重介绍了几种集成于场效应晶体管的平面天线结构,包括各种天线的性能和研究进展,最后分析了场效应晶体管太赫兹探测器存在的问题和发展趋势。

关键词：场效应晶体管太赫兹探测器平面天线 grating-gate结构响应度噪声等效功率

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平面天线可展开三棱柱式支撑机构研究

平面天线可展开三棱柱式支撑机构研究

作者：陈子杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着深空探测的不断深入,人们对于更高精度、更大口径卫星天线的需求也越来越迫切。本文以支撑天线的基本构型单元为设计原点,完成了构型方案设计与模块化拓展设计,分析了机构方案的运动学与动力学,优化了机构的相关结构参数,实现了完... 详细信息

随着深空探测的不断深入,人们对于更高精度、更大口径卫星天线的需求也越来越迫切。本文以支撑天线的基本构型单元为设计原点,完成了构型方案设计与模块化拓展设计,分析了机构方案的运动学与动力学,优化了机构的相关结构参数,实现了完整的机构结构设计并通过试验验证了机构展开功能,最后完成了机构的精度分析工作。以模块化拓展为核心,几何单元构型为基础,本文提出了三种不同的构型单元方案。以此为分析对象,建立比频率和比刚度指标,优选出了合理的构型单元。以天线机构的展开功能需求为基础,在构型单元上进行运动副配置,完成构型方案的设计与模块化拓展方案的设计。在得到机构的构型后,本文将注意力放在机构的运动学与动力学分析上。机构的运动学表达机构能够顺利展开而机构的动力学则表达机构的展开过程是否平稳。本文计算了机构的自由度,确定了机构驱动布置的数量与位置。同时提出了多种驱动方案。在运动学分析的过程中,通过分析机构的位移、速度及加速度曲线,优选出了合适的驱动方案,并使用ADAMS对机构进行了运动学仿真。机构的动力学方面,本文通过ADAMS仿真验证了机构的运动时序问题与驱动速度匹配问题,最终确定了机构的驱动方案与驱动参数。本文针对机构的展开状态进行了模态分析,得到了机构的前6阶振型。为了保证机构在展开后能够拥有较好的性能,本文对机构的结构参数进行了优化设计。通过敏感度分析与响应面拟合,得到了不同类型杆截面参数对机构性能的影响。最后,确定了比频率最大为优化目标,明确了优化函数,得到了不同杆截面参数的优化解。以上机构方面与结构方面的设计工作为接下来的机构设计奠定了基础。本文对机构的驱动模块、联动机构、锁紧机构、定位机构以及多种铰链机构进行了详细地设计,并且制作了一台1:10比例的缩比模型。利用该缩比模型,本文完成了空间三棱柱式可展开平面天线机构的展开功能原理验证试验,从功能原理的角度论证了机构的可行性。最后,本文使用旋量理论对单模块单环机构进行了建模,引入了杆长误差与铰链间隙误差在。将闭环机构拆解为多个运动链,运用Rodrigues方法得到了机构的单模块单环精度模型。借助此模型进行精度分析,得到了不同杆长误差以及铰链间隙误差对机构精度的影响。

关键词：平面天线三棱柱构型运动分析优化设计精度分析

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多频段平面天线及阵列设计

多频段平面天线及阵列设计

作者：吴少然合肥工业大学

学位级别：硕士

随着通信技术的发展,天线也在不断改进。第五代移动通讯技术(5G)主要包括FR1和FR2频段,FR1为Sub-6频段,FR2为毫米波频段。FR1和FR2频段跨度大,终端设备实现两个频段的工作需要两套天线链路系统,提高了系统复杂度。设计覆盖FR1和FR2频段... 详细信息

随着通信技术的发展,天线也在不断改进。第五代移动通讯技术(5G)主要包括FR1和FR2频段,FR1为Sub-6频段,FR2为毫米波频段。FR1和FR2频段跨度大,终端设备实现两个频段的工作需要两套天线链路系统,提高了系统复杂度。设计覆盖FR1和FR2频段的多频段天线可以提高空间复用率,减少终端中的空间占用。由于毫米波波长短,传输损耗大,不适合远距传输,为了更好的应用毫米波频段,天线阵列可以将信号集中,减少干扰,提高通讯的性能。因此研究FR1和FR2频段的多频段天线及其阵列具有重要意义。本文研究的主要内容有以下三部分1)当前覆盖FR1和FR2频段的终端多频段共口径天线的研究主要在于FR1频段内。本文设计研究的多频段平面共口径天线采用维瓦尔第天线和平面单极子天线,实现了在FR2频段内的宽带工作。设计的三频段共口径天线工作频率为6GHz、24-30GHz、37.5-40GHz。通过对馈电网络合理的滤波减少了两个天线间的耦合。(对应本文第三章)2)当前覆盖FR1和FR2频段的终端多频段多模天线的研究较少,本文提出了基于背腔缝隙天线的多模天线设计思路,通过开槽设计分别实现了天线双频和三频段工作,具有设计灵活、高增益、低剖面的特性。(对应本文第四章)3)毫米波频段的天线阵列一般采用共口径阵列和多模天线阵列。本文设计研究的毫米波平面天线阵列在多模谐振的双频段背腔缝隙天线的基础上进行了小型化设计,实现了28GHz、39GHz双频段的天线阵列。天线采用了缝隙辐射及金属通孔,具有较低的相关系数和较高的空间范围覆盖,可以适用于毫米波的MIMO应用。(对应本文第五章)

关键词： 5G 多频段天线平面天线天线阵列

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基于左手材料的超宽带平面天线的设计

压电与声光 2017年第4期39卷 638-642页

作者：李顺利曾文波陈应辉广西科技大学电气与信息工程学院广西柳州545006

设计了一种十字交叉耦合型结构的左手材料,左手材料构成的超宽带陷波滤波器通带范围为3.16~11.84GHz,陷波范围为7.01~8.56GHz。针对现有平面天线设计难、体积大和滤波性能低等问题,将左手材料的滤波器加载于两款结构简单、易于加工的平... 详细信息

设计了一种十字交叉耦合型结构的左手材料,左手材料构成的超宽带陷波滤波器通带范围为3.16~11.84GHz,陷波范围为7.01~8.56GHz。针对现有平面天线设计难、体积大和滤波性能低等问题,将左手材料的滤波器加载于两款结构简单、易于加工的平面天线上,构成基于左手材料的超宽带滤波天线。相比于现有平面天线,该滤波天线同时具有辐射和滤波功能。经HFSS软件仿真和计算得出该滤波天线工作在超宽带范围内,X波段陷波处回波损耗可达-1.30dB,实现了超宽带天线集成化、小型化的设计。

关键词：左手材料陷波滤波器平面天线超宽带滤波天线

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新型舰载超短波宽带平面天线

电波科学学报 2011年第3期26卷 539-543页

作者：李晓林李韩熊烨陈永良陈聪中国船舶重工集团公司第七二二研究所湖北武汉430079

设计出一种新型舰载超短波宽带天线,该天线采用平面非对称偶极子形式,上辐射面为椭圆拟合结构,下辐射面为指数渐变梯形结构。采用时域有限差分法(FDTD)计算了天线的输入阻抗和辐射方向图。在13.3∶1的频带内,天线的电压驻波比小于2.9,... 详细信息

设计出一种新型舰载超短波宽带天线,该天线采用平面非对称偶极子形式,上辐射面为椭圆拟合结构,下辐射面为指数渐变梯形结构。采用时域有限差分法(FDTD)计算了天线的输入阻抗和辐射方向图。在13.3∶1的频带内,天线的电压驻波比小于2.9,水平面方向图失真度小于3.8 dB,而天线高度仅为0.326λmax.理论值与实验结果进行了比较。

关键词：宽频带超短波平面天线 FDTD

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平面天线宽带RCS减缩技术研究

平面天线宽带RCS减缩技术研究

作者：牟春晖西安电子科技大学

学位级别：硕士

在现代电子战争中,武器装备的隐身性能直接决定了其在战场上的生存能力和突防能力,因此隐身技术的发展和研究得到了世界范围内专家学者的日益重视。武器或飞行器的隐身性能主要取决于其雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的大小,如... 详细信息

在现代电子战争中,武器装备的隐身性能直接决定了其在战场上的生存能力和突防能力,因此隐身技术的发展和研究得到了世界范围内专家学者的日益重视。武器或飞行器的隐身性能主要取决于其雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的大小,如何实现目标RCS的有效控制,成为隐身技术研究的重点。对于低可见平台,制约其整体电磁隐身性能的是平台上的天线,因此天线RCS减缩成为当今一个重要课题。平面微带天线所具有的尺寸小、剖面低、易于生产和加工等优点,使其在诸多领域得以广泛应用,其中,在飞行器上的应用尤为突出。另一方面,平面螺旋天线因具有宽频带、圆极化、低剖面、结构简单等优点,而被广泛应用于电子对抗设备中。本文在理论分析的基础上,提出了适用于平面微带天线和平面螺旋天线宽带RCS减缩的有效方法。将本文所做具体工作总结如下:1.基于对微带贴片天线表面感应电流的仿真和分析,提出了一种可以有效减缩微带天线RCS的新方法。该方法结合了开槽技术、短路探针加载技术和类分形技术。将该方法应用于参考天线,设计出了一款新型的低RCS微带天线。该设计天线与参考天线相比,具有同样的辐射性能,但是其散射特性却得到了较好的改善。设计天线在与水平面成小角度的平面波照射(掠入射)下,在46GHz的超宽频带范围内,在iφ=-45°5°的宽角域内具有良好的RCS减缩效果。2.以上述低RCS平面微带贴片天线为阵列单元,设计了2×2的低RCS平面微带天线阵列,验证了本文提出的RCS减缩方法在微带阵列天线设计中的有效性。另外,分析并讨论了影响阵列天线RCS的因素,如单元间距、阵列排布、地板大小等。3.基于对频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)的理解和研究,设计了两种新型超宽阻带频率选择表面FSS1和FSS2。这两种频率选择表面结构均具有超宽阻带特性,其中,FSS2还具有双边陡降的特点。基于该种频率选择表面的反射板,具有对其工作频带内的电磁波进行反射,对其工作频带外的电磁波进行透射的特点。因而,用其替换平面天线的金属反射板,可以实现超宽带天线RCS的有效减缩。4.设计了一款超宽带圆极化复合平面螺旋天线,该天线的工作带宽为2-6.5GHz。在上述平面螺旋天线的基础上,利用设计的新型超宽阻带FSS反射板替换该天线原有的金属反射板,设计了低RCS超宽带圆极化复合平面螺旋天线。仿真结果表明,该低RCS螺旋天线在保证其带内正常辐射的同时,在4-15GHz的超宽频带内具有良好的RCS减缩效果。

关键词：雷达散射截面减缩平面天线开槽技术短路探针加载频率选择表面

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一种平面天线展开机构及其运动轨迹分析

科技创新与应用 2023年第29期13卷 95-98页

作者：程丽黄泽沈阳大学机械工程学院沈阳110044

随着航空航天事业的日益发展,为满足运载火箭发射时一箭多星的目标,研发平面天线卫星展开机构的需求愈发迫切,该文设计一种将天线折叠在卫星主体单面上的平面天线展开机构。首先结合天线展开需求,采用新型齿轮连杆铰链,确保天线面板在... 详细信息

随着航空航天事业的日益发展,为满足运载火箭发射时一箭多星的目标,研发平面天线卫星展开机构的需求愈发迫切,该文设计一种将天线折叠在卫星主体单面上的平面天线展开机构。首先结合天线展开需求,采用新型齿轮连杆铰链,确保天线面板在展开运动过程中不会与其他构件发生冲突,其次绘制出机构简图对自由度进行计算,确定驱动装置的个数和位置,最后应用Solidworks软件建立平面天线展开机构的实体模型,分析天线面板在运动过程中的运动特性。仿真结果验证该机构可以实现天线面板顺利展开的目标。

关键词：展开机构平面天线运动仿真齿轮连杆铰链运动轨迹

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一种用于无线传感网络的微小型平面天线

中国科技论文 2016年第2期11卷 139-144页

作者：徐爱宝唐祯安杨帆大连理工大学电子科学与技术学院辽宁大连116024

针对多频天线结构复杂、尺寸较大的问题,采用圆形三开口谐振环超材料结构作为辐射贴片,设计了新型的适用于无线传感网络的微小型平面天线.研究了辐射贴片上的缝隙的尺寸、位置对频带特性的影响,优化后的天线尺寸仅为22.5mm×18mm×1.6mm... 详细信息

针对多频天线结构复杂、尺寸较大的问题,采用圆形三开口谐振环超材料结构作为辐射贴片,设计了新型的适用于无线传感网络的微小型平面天线.研究了辐射贴片上的缝隙的尺寸、位置对频带特性的影响,优化后的天线尺寸仅为22.5mm×18mm×1.6mm,其电尺寸为0.18λ×0.144λ×0.013λ.实测频段为2.28～2.54GHz、3.23～3.55GHz、4.97～9.75GHz,覆盖了蓝牙、ZigBee、3.4GHz的WiMax频段,以及5GHz的WLAN频段,满足无线传感网络的通信需求.这款天线相比普通平面天线,尺寸减小了45%,且具有多频带、宽频带、体积小、结构简单、易集成等优点.

关键词：无线传感网络平面天线微小型三频带超材料结构

近零折射率超材料及其应用于太赫兹平面天线的研究

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近零折射率超材料及其应用于太赫兹平面天线的研究

作者：许芳杰北京理工大学

学位级别：硕士

相比于其他类型的天线,平面天线在集成度上有着巨大的优势。因此,平面天线在通信、成像等系统上有着广泛的应用前景。然而工作于太赫兹频段的平面类天线的定向性较低,制约了平面天线的应用范围。因此,研究和开发具有高增益、低剖面、能... 详细信息

相比于其他类型的天线,平面天线在集成度上有着巨大的优势。因此,平面天线在通信、成像等系统上有着广泛的应用前景。然而工作于太赫兹频段的平面类天线的定向性较低,制约了平面天线的应用范围。因此,研究和开发具有高增益、低剖面、能够实现平面集成的太赫兹天线在实现未来的太赫兹通信系统方面具有重要的现实意义。而研究和设计具有高增益特性的太赫兹平面透镜天线是当前的太赫兹天线技术研究中的热点方向。因此,本文在研究近零折射率超材（ZIM）的基本性质和设计方法的基础上,改进设计了三种不同的具有宽频带特性的ZIM单元。将ZIM应用于太赫兹平面透镜天线的设计中,探索利用近零折射超材料提升平面天线的增益,以满足新形势下对天线性能的要求。本论文的主要研究内容如下:（1）首先,对ZIM进行了系统的分类,在此基础上给出了各向同性近零折射率超材料（IZIM）的基本性质。另外,通过传输矩阵法详细分析不同类型的ZIM的透射特性。其次,简要介绍了超材料参数提取的具体方法。最后,分析并概况了左手材料的设计原理,并在此基础上总结了ZIM的一般设计方法和步骤。（2）利用开槽的方法设计了两种改进型的渔网结构,其传输系数幅值大于0.9的相对带宽分别为20.3%、25.3%,折射率|9)|＜1的相对带宽分别为10.2%、12.7%。并分析了等效阻抗与透射特性之间的关系。在此基础上,详细分析了折射率|9)|＜1的频带内折射率随频率的变化特性,给出了频带内折射率随频率的变化特性的原因。（3）研究了三维各向异性近零折射率超材料（3D-AZIM）的基本性质。在此基础上分别设计了相应的电、磁谐振器,并根据设计好的电磁谐振器设计了一种宽带双零3D-AZIM。（4）首先研究了太赫兹平面天线的辐射特性,并设计了工作于112GHz的采用不同馈电方式的微带贴片天线和工作于120GHz缝隙耦合馈电的等分贴片天线。并着重研究了介质谐振器对天线性能的影响,在辐射贴片上覆盖一定尺寸的规则形状的介质谐振器能够实现1d B-2d B的增益提升效果。（5）利用所设计的不同ZIM单元构成了3种透镜覆层,将其与馈源天线复合组成太赫兹平面透镜天线,仿真分析了透镜覆层对增益等性能的影响。所设计的透镜天线在工作频带内的最高增益分别为14.1d B、14.76d B、13d B、12.3d B。相比于基本的参考天线,增益在工作频带内最大提升了7d B。为了探索研究ZIM覆层提升天线增益的机理,仿真分析了理想ZIM覆层对偶极子天线馈源的影响。利用ZIM的特性,结合太赫兹平面天线工作原理,本文提出了ZIM覆层加载的太赫兹平面透镜天线,在保证天线阻抗带宽特性的同时有效提升了馈源天线的增益。

关键词：近零折射率超材料太赫兹平面天线宽频带应用