采用弯折线结构的紧凑型三模超材料单极天线研究
平面小型化三频微带天线
平面小型化三频微带天线王公晗;冯全源【摘要】针对多频天线结构复杂,天线尺寸较大,设计了一款紧凑型结构的三频单极性微带贴片天线。
该天线的辐射单元由双C型结构和加载倒L型结构构成,利用低频段的高次模,从而产生天线的高频段。
该方法可以有效实现多频特性,并能够有效地减小天线尺寸。
天线尺寸仅为20×31×1.6 mm3。
实测频段为2.40~2.50 GHz,3.17~3.90 GHz,4.67~5.83 GHz。
该天线具有体积小,结构简单,辐射特性良好的优点,实现了对3.5/5.5 GHz WIMAX频段和2.4/5.2/5.8 GHz WLAN频段的全覆盖,能够很好的适用于无线通信系统的应用。
%This paper proposed a compact structure of tri-band microstrip antenna in order to solve the problems complex structure and the larger size of multi-frequency antenna.The antenna was composed by the two C-ring structures with a pair of inverted L-shaped stubs.Besides,this design utilized high-order mode to generate high frequency.This method could effectively achieve multi-frequency characteristics and reduced the antenna size. The experimental results showed that the antenna had the impedance bandwidths of 100MHz (2.40-2.50 GHz), 730MHz (3.17-3.90 GHz)and 1160 MHz (4.67-5.83 GHz),which could cover both WLAN in the 2.4/5.2/5.8 GHz bands and WIMAX in the 3.5/5.5 GHz bands.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P64-67)【关键词】天线;三频;高次模;小型化【作者】王公晗;冯全源【作者单位】西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都 610031;西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TN8210 引言近年来，随着无线通信的迅速发展，各类天线的发展也受到越来越多的关注。
一种基于平面结构的紧凑型低耦合三极化MIMO天线[发明专利]
![一种基于平面结构的紧凑型低耦合三极化MIMO天线[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e1f36dc33169a4517623a390.png)
专利名称：一种基于平面结构的紧凑型低耦合三极化MIMO天线
专利类型：发明专利
发明人：朴大志,左杰,张林坤,王亚金
申请号：CN201911113327.9
申请日：20191114
公开号：CN110854529A
公开日：
20200228
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于平面结构的紧凑型低耦合三极化MIMO天线，属于通信技术的天线领域，所述天线由两层介质板堆叠组成，所述上层介质板的顶面覆有主辐射体金属贴片，所述下层介质板的底面为接地金属板，所述两层介质板之间置有寄生金属贴片，所述上层介质板内部设有若干个连接寄生金属贴片和主辐射体金属贴片的第一金属过孔，所述两层介质板内部设有若干个连接主辐射体金属贴片和接地金属板的第二金属过孔。
在所述天线的主辐射体金属贴片不同位置馈电，能够于同一频率实现三个正交极化。
与已有的三极化MIMO天线相比，本发明具有更小的尺寸和更低的耦合，更适用于小型终端设备，更适用于构成天线阵列，也可以作为紧凑型大规模MIMO天线的单元。
申请人：中国传媒大学
地址：100024 北京市朝阳区定福庄东街1号
国籍：CN
代理机构：广州三环专利商标代理有限公司
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《2024年基于电磁超材料的微带天线与MIMO天线性能改善研究》范文
《基于电磁超材料的微带天线与MIMO天线性能改善研究》篇一一、引言在现代无线通信系统中，微带天线与MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）天线被广泛应用以提供更大的系统容量和改进的通信质量。
然而，这两类天线的性能常受限于特定的环境和电磁干扰等因素。
为此，基于电磁超材料的研究在天线设计中的地位越来越重要。
本论文即着重探讨了利用电磁超材料改善微带天线和MIMO天线的性能，以求推动无线通信系统的进步。
二、电磁超材料在微带天线中的应用电磁超材料因其独特的设计特性，为改善微带天线的性能提供了可能。
电磁超材料的应用主要通过调控天线周围的环境来影响天线的电磁性能。
这种影响体现在辐射模式、带宽、增益以及效率等多个方面。
首先，我们研究了电磁超材料如何改变微带天线的辐射模式。
通过设计特定的电磁超材料结构，我们成功地改变了微带天线的辐射方向和模式，使其更适应特定的应用环境。
其次，我们探讨了电磁超材料如何提高微带天线的带宽和增益。
通过优化电磁超材料的物理参数，我们成功地扩大了微带天线的频带宽度，并提高了其辐射效率。
三、电磁超材料在MIMO天线中的应用MIMO技术是现代无线通信系统的关键技术之一，然而，其性能往往受限于多径效应和信号干扰等因素。
为了解决这些问题，我们引入了电磁超材料。
在MIMO系统中，电磁超材料的应用主要在于改善信号的隔离度和增强信号的稳定性。
我们设计了一种新型的电磁超材料结构，该结构可以有效地减少多径效应和信号干扰，从而提高MIMO系统的性能。
此外，我们还研究了如何利用电磁超材料提高MIMO天线的接收和发送效率。
通过优化电磁超材料的电导率和磁导率等参数，我们成功地提高了MIMO天线的传输效率，进一步增强了系统的整体性能。
四、实验结果与讨论我们通过实验验证了上述理论研究的可行性。
实验结果表明，通过引入电磁超材料，微带天线和MIMO天线的性能都得到了显著的提高。
具体来说，微带天线的辐射模式、带宽和增益等性能指标均有所改善；在MIMO系统中，信号的隔离度和接收发送效率都有明显的提升。
《基于电磁超材料的微带天线与MIMO天线性能改善研究》范文
《基于电磁超材料的微带天线与MIMO天线性能改善研究》篇一一、引言近年来，随着无线通信技术的迅猛发展，对天线性能的要求也越来越高。
电磁超材料因其独特的电磁特性，为天线技术的发展带来了新的可能性。
本篇论文将着重研究基于电磁超材料的微带天线以及其在MIMO天线中的应用，旨在改善和提高天线性能。
二、电磁超材料与微带天线的结合1. 电磁超材料的特性电磁超材料是一种具有特殊电磁特性的材料，其电性能和磁性能可以超越自然材料的限制。
通过设计和调整其结构，可以实现对电磁波的特殊控制。
2. 微带天线的性能瓶颈微带天线具有体积小、重量轻、易集成等优点，但在高频段，其带宽窄、增益低等问题逐渐凸显。
3. 结合电磁超材料的微带天线将电磁超材料应用于微带天线，可以有效地改善其性能。
例如，通过在微带天线的基板中嵌入具有特定电磁特性的超材料结构，可以增加天线的带宽和增益。
同时，这种结构还可以提高天线的辐射效率，降低损耗。
三、基于电磁超材料的MIMO天线性能改善研究1. MIMO系统的基本原理与挑战MIMO（多输入多输出）系统通过在发送端和接收端设置多个天线和通道，可以有效提高系统的传输速率和可靠性。
然而，在实际应用中，由于多径效应、信号干扰等因素的影响，MIMO 天线的性能往往受到影响。
2. 电磁超材料在MIMO天线中的应用通过在MIMO天线的不同部分应用电磁超材料，可以有效地解决上述问题。
例如，在天线阵列的辐射元件之间放置特定结构的超材料结构，可以有效地消除或减小不同通道之间的信号干扰。
同时，利用超材料的特殊结构还可以增强MIMO系统在特定方向的信号增益和接收性能。
四、实验研究及结果分析1. 实验设计与实施为了验证基于电磁超材料的微带天线和MIMO天线的性能改善效果，我们设计并实施了一系列实验。
这些实验包括设计不同结构的电磁超材料，并将其应用于微带天线和MIMO天线中。
同时，我们还对实验结果进行了详细的记录和分析。
2. 实验结果分析实验结果表明，通过将电磁超材料应用于微带天线和MIMO 天线中，可以显著提高其性能。
《2024年基于电磁超材料的微带天线与MIMO天线性能改善研究》范文
《基于电磁超材料的微带天线与MIMO天线性能改善研究》篇一一、引言近年来，电磁超材料技术作为一门新兴的技术，以其独特的物理特性引起了广大研究者的广泛关注。
随着无线通信技术的飞速发展，对天线技术的要求也日益提高。
在无线通信系统中，微带天线与MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）天线因其小尺寸、低剖面等优势，在通信、雷达和遥测系统中有着广泛的应用。
然而，在面对复杂的电磁环境时，微带天线与MIMO天线的性能往往受到一定程度的限制。
因此，如何利用电磁超材料技术来改善微带天线与MIMO天线的性能，成为了当前研究的热点问题。
二、电磁超材料技术概述电磁超材料是一种通过设计具有特殊排列和特性的元材料结构来实现的，能够在特定的频段和特定的传播条件下对电磁波产生显著影响的一类新型人工复合材料。
它的特殊物理性质为改进无线通信系统的天线技术提供了新的可能。
三、微带天线的性能改善研究1. 微带天线存在的问题：微带天线的缺点包括效率低、带宽窄、损耗大等。
针对这些问题，本文将通过引入电磁超材料的方法，以实现其性能的改善。
2. 电磁超材料与微带天线的结合：通过在微带天线的基板中嵌入电磁超材料，可以有效地改变电磁波的传播路径和分布，从而提高微带天线的辐射效率和增益。
此外，电磁超材料还可以减小微带天线的尺寸，使其更加适应现代无线通信系统的需求。
四、MIMO天线的性能改善研究1. MIMO天线存在的问题：MIMO天线在多径传播和多用户干扰等复杂环境中，其性能会受到一定程度的限制。
为了解决这些问题，本文将探讨如何利用电磁超材料来改善MIMO天线的性能。
2. 电磁超材料在MIMO天线中的应用：通过在MIMO天线的各个单元之间引入电磁超材料，可以有效地控制各个单元之间的耦合程度，从而提高MIMO天线的隔离度和信道容量。
此外，电磁超材料还可以减小MIMO天线的尺寸和重量，提高其便携性和实用性。
五、实验结果与分析1. 实验设计：本文设计并制作了基于电磁超材料的微带天线和MIMO天线样品，通过实验测试其性能并进行对比分析。
具有曲折对称臂结构的三频单极子天线设计
具有曲折对称臂结构的三频单极子天线设计张慧慧;孟令军;寇海荣;张斌珍【摘要】设计了一款可以工作与WLAN/WiMAX领域的、具有对称臂的三频单极子天线.天线由两个对称的折叠臂和不规则的接地板组成;其中,两个对称的折叠臂分别产生了2.4 GHz,3.5 GHz和5.8 GHz频段.使用不规则接地板可改善天线的阻抗匹配,天线通过SMA接头采用50欧的微带线进行馈电.天线在2.4 GHz处的带宽为7.5%(2.3~2.48 GHz),在3.5 GHz处的带宽为5%(3.41~3.58 GHz),在5.5 GHz 处的带宽为6.5%(5.54~5.9 GHz),且天线在各个频段处有良好的全向辐射特性.最后,在仿真的基础上加工制作出实物并进行了测试,测试结果和仿真结果大致吻合,可以用到实际的无线通信中.%A planar triple band symmetric meandered arms monopole antenna for wireless local area network (WLAN) & WiMAX applications is presented.The antenna consists of two symmetric meandered arms radiating strip leading to generate three separate resonant modes where the first mode is for the 2.4 GHz band and the second mode is for the 3.5 GHz band operation and third mode is for the 5.8 GHz band.Adopting irregular rectangular with the circular-slot improves the antenna impedance bandwidth simultaneously.This purposed antenna is fed by a coaxial probe through a SMA connector.The triple-band antenna achieves a bandwidth of ~7.5% (2.3~2.48 GHz) for the 2.4 GHz frequency band and ~5% (3.41~3.58 GHz) for the 3.5 GHz frequency band and ~6.5% (5.54~5.9 GHz) for the 5.5 GHz frequency band, and owns good radiation characteristics impedance bandwidths.Finally,the proposed antenna is fabricated and measured.The measured results are in goodagreement with simulated ones and the antenna can be applied for the actual wireless communication.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)010【总页数】4页(P46-49)【关键词】微带;三频;单极子;对称臂;WiMAX/WLAN【作者】张慧慧;孟令军;寇海荣;张斌珍【作者单位】中北大学电子测试技术重点实验室,太原 030051;中北大学电子测试技术重点实验室,太原 030051;中北大学电子测试技术重点实验室,太原 030051;中北大学电子测试技术重点实验室,太原 030051【正文语种】中文【中图分类】TN821.1随着现代无线通信系统的快速发展，宽带和多波段天线设计引起了人们广泛的关注;特别是无线局域网(WLAN)和全球微波互联接入(WiMAX)在宽带速度上有更多的优势。
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作者 简 介 ： 袁 海军 （ １ ９ ６ ６ 一） ， 男， 湖南 宁 乡 人 ， 副 教授 ， 研究 方 向： 天 线与微 波器 件 。
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辫
图 ４ 色 散 曲线 仿 真 结 果
由图可 进一 步说 明 其有 三 个 谐 振模 式 ， 色散 关 系 式 为 ：
Ｂｅ ｔ ａ ＝Ｃ Ｏ Ｓ 一 ［ （ １ — — Ｓ ｌ ｌ Ｓ ２ ２ ＋Ｓ １ ２ Ｓ ２ １ ） ／ ２ ｓ ２ １ ］ 。
图 ７ 仿 真 增 益
图 ５显示 了 电 容 Ｃ 变 化 在 负 阶 谐 振 模 式 上 对 谐 振 频 率 的 影 响 。交 指 电 容 Ｌ 的长度从 ６ ｍｍ 增 加 到 ６ ． ７ ｍｍ， 则 谐 振 频
ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ － Ｆ ｅ ｄ Ｍｏ ｎ ｏ ｐ ｏ ｌ ｅ Ａｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ Ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ Ｃ ＲＬ Ｈ Ｕｎ ｉ ｔ Ｃ ｅ ｌ ｌ
［ Ｊ ］ ． Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｓ ａ ｎ ｄ Ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｌ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｓ ， ２ ０ １ １ ，
带宽 。
［ ３ ］Ａ ｎ ｔ ｏ ｎ ｉ ａ ｄ ｅ ｓ Ｍ Ａ， Ｅ ｌ ｅ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ａ ｄ ｅ ｓ Ｇ ｖ －Ａ Ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ Ｄ ｕ ａ ｌ Ｍｏ ｄ ｅ Ｍｏ ｎ ｏ ｐ ｏ ｌ ｅ Ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ Ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｎ Ｒ Ｉ － Ｔ Ｌ Ｍｅ ｔ ａ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ － ［ Ｊ ￣ ．
１ ０： １ ５ ４７ — １ ５ ５ ０ ． ．
［ ２ ］ Ｍｏ ｋ Ｓ ， Ｋａ ｈ ｎ ｇ Ｓ ， Ｋ ｉ ｍ Ｙ ．Ａ Ｗｉ ｄ ｅ Ｂ ａ ｎ ｄ Ｍｅ ｔ ａ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｚ Ｏ Ｒ Ａｎ —
ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｏ ｆ ａ Ｐ ａ ｔ ｃ ｈ Ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ ｔ Ｏ ａ Ｒ ｉ ｎ ｇ Ｍｕ ｓ ｈ ｒ ｏ ｏ ｍＥ Ｊ ￣ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ
３ 结 语
本文提出了一个 紧凑 的三模超材料 天线 ， 其 在传统天线 上
率在 ２ ． ３ １ ＧＨｚ 到２ ． ５ ８ ＧＨｚ 之 间变化 ， 然 而零 阶谐振 频率 基
本不受影响 。
加载复合左右手传输 线单元 ， 构成 复合左 右手结 构 ， 实现 了天
线的小型化。该天线 具有三 种工作 模式 ： ＮＯ Ｒ、 Ｚ ＯＲ和 Ｐ Ｏ Ｒ， 并且两模式融合形 成一个单～ 的通频带 ， 获 得双波段 。天线 的
ｏ ｎ Ａｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｓ＆ Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ Ｉ Ｓ ＡＰ） ， ２ ０ １ ３ ， ２ ： １ １ ２ ７ — １ １ ３ ０ ．
图６ Ｌ对零 阶模 式 的 影 响
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ７ — ２ ３
图 ７给 出 了 在 ２ ～７ ＧＨｚ 工 作 频带 内天线 的仿 真增 益 ，
图５ ｃ Ｌ 对 负 阶 谐 振 模 式 的 影 响
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｗ ａ ｖ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，２ ０ １ ３ ，２ ６ （１ ３） ：
１ ６ ６ ７ — １ ６７ ４ ．
图 ６显 示 了 并 联 电 感 Ｌ Ｉ ＿ 的变 化 ， Ｚ １ 的长 度从 ２ ． ５ ｍｍ 到 ３ ． ５ ｍｍ变 化 时 ， 零 阶谐 振 模 式 的 谐 振 频 率 在 ４ ．３ ＧＨｚ和 ４ ． ５ ＧＨｚ 之间变化 ， 可 知 对 零 阶 谐 振 模 式 的 影 响 很 大 。 因 此， 调整分布参数 可使零 阶模式 融合 到正 阶模式 ， 得 到 更 宽 的
Ｉ ＥＥＥ Ａｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｓ ａ ｎ ｄ Ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｐｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｌ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｓ ， ２ ０ ０ ９ ， ８ ： ２ ５ ８ —
２６ １ ．
பைடு நூலகம்
［ ４ ］Ｂ ａ ｌ ａ Ｂ Ｄ， Ｒ ａ ｈ ｉ ｍ Ｍ Ｋ Ａ， Ｍｕ ｒ ａ ｄ Ｎ Ａ ．Ａ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｔ ｒ ｉ ｐ ｌ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ
ｓ ｎ ｅ Ｊ — ｕ Ｆ ｅ ｎ × 量 ｊ 坌 ｌ
根据 ｓ参数 ， 利用 色散关 系公 式得 到该天 线 的色散 曲线 ，
结 果 如 图 ４所 示 。
５ ． ６ ＧＨｚ 的最 大增 益 分别 为 一５ ．２ １ ｄ Ｂ ｉ 、１ ．２ ７ ｄ Ｂ ｉ和
２ ． ３ ５ ｄ Ｂ ｉ 。
整体尺寸仅为 ３ ３ ｍｉ ｎｘ２ ６ ｍ ｎ ｘ１ ｉ ． ６ ｍｍ。 ［ 参 考文献 ］
ｆ １ ］Ｉ ｂ ｒ ａ ｈ ｉ ｍ Ａ Ａ， Ｓ ａ ｆ ｗ ａ ｔ Ａ Ｍ Ｅ ， Ｅ １ 一 Ｈｅ ｎ ｎ ａ ｗ ｙ Ｈ．Ｔ ｒ ｉ ｐ ｌ ｅ Ｂ ａ ｎ ｄ Ｍｉ —
Ｍｅ ｔ ａ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｐ ｉ ｒ ｅ ｄ Ｍｏ ｎ ｏ ｐ ｏ ｌ ｅ Ａｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｆ ｏ ｒ Ｗｉ ｄ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ Ａｐ ｐ ｌ ｉ —
ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ［ ｃ ］ ／ ／ ２ Ｏ １ ３ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｓ ｙ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｕ ｍ