柔性天线设计
柔性天线的概念
柔性天线的概念柔性天线是一种具有弯曲、拉伸和可弯曲等特性的天线。
它的设计理念是通过使用柔性材料和特殊的结构来提供天线的灵活性和适应性，使其能够适应不同的应用环境和需求。
柔性天线的主要特点之一是弯曲性能。
相比传统的刚性天线，柔性天线可以在不损失性能的情况下进行曲线形状的弯曲。
这种灵活性使得柔性天线能够适应较为复杂的环境，例如曲面、弯曲表面以及窄小空间等等。
柔性天线的弯曲性能主要由其使用的柔性材料和天线的结构确定。
目前市场上常见的柔性材料有塑料、橡胶、聚酯纤维等，而常用的结构设计包括螺旋、折叠、贴片等等。
另一个重要的特点是拉伸性能。
柔性天线能够在一定程度上被拉伸而不受损坏。
这种特性使得柔性天线能够适应一些需要伸缩性的场合，例如可折叠手机、人体携带设备等。
柔性天线的拉伸性能主要取决于材料的屈服点和结构的设计。
一些高强度的材料，如铜合金和不锈钢针织网等，常被用来增加柔性天线的拉伸强度。
此外，柔性天线还具有一定的可弯曲性。
相比刚性天线，柔性天线可以在不损失性能的情况下被曲折弯曲。
这种特点使得柔性天线能够适应一些需要曲面覆盖的应用场景，例如弧形显示器、车身覆盖等。
柔性天线的可弯曲性主要受到结构设计和材料选择的影响。
一些灵活的结构和柔性的材料可以使柔性天线具有更大的曲面覆盖能力。
柔性天线的设计和制造涉及到多个领域的知识，包括材料科学、电磁学、机械工程等等。
在柔性材料的选取上，需要考虑其柔韧性、机械性能和导电性能。
在天线的结构设计上，需要考虑到天线的尺寸、形状、辐射特性等。
同时，还需要考虑到天线与其他电子元器件的耦合问题。
柔性天线的应用非常广泛。
在移动通信领域，柔性天线可以应用于移动电话、无线局域网设备、蓝牙设备等。
它可以根据设备尺寸和形状的要求进行定制设计，并具有良好的性能和灵活性。
在汽车领域，柔性天线可以用于车载通信和导航系统，以及车身装饰。
柔性天线还可以应用于航空航天、军事装备、医疗器械等领域。
总之，柔性天线作为一种具有弯曲、拉伸和可弯曲特性的天线，具有良好的灵活性和适应性。
2.45 GHz 与5.8 GHz 双频柔性天线的设计
2.45 GHz 与5.8 GHz 双频柔性天线的设计许德成;郭小辉;田小建;刘微;高永慧【摘要】We gave topology and preparation process of a 2.45 GHz and 5.8 GHz flexible wearable monopole dual-band antenna based on polydimethylsiloxane (PDMS)flexible substrate and organo-silicone conductive silver adhesive.The structure of the flexible dual-band antenna was optimized and the performances of the antenna were characterized.The results show that the experimental results are in good agreement with simulation results.The return losses of the dual-band antenna at the center frequency of 2.45 GHz and 5.8 GHz are -26 dB and -28 dB,respectively.%基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性基体和有机硅导电银胶，给出柔性双频微带天线的拓扑结构及制备2.45 GHz 与5.8 GHz 柔性可穿戴单极子双频天线流程，并优化天线结构，对天线性能进行实测表征.结果表明，仿真与实测结果基本一致，双频天线在中心频率2.45 GHz 和5.8 GHz 处的回波损耗分别为-26 dB 和-28 dB.【期刊名称】《吉林大学学报（理学版）》【年(卷),期】2016(054)006【总页数】5页(P1413-1417)【关键词】柔性天线;双频;可穿戴;导电银胶;聚二甲基硅氧烷(PDMS)【作者】许德成;郭小辉;田小建;刘微;高永慧【作者单位】吉林大学电子科学与工程学院，长春 130012; 吉林师范大学信息技术学院，吉林四平 136000;合肥工业大学电子科学与应用物理学院，合肥230009;吉林大学电子科学与工程学院，长春 130012;吉林师范大学信息技术学院，吉林四平 136000;吉林师范大学信息技术学院，吉林四平 136000【正文语种】中文【中图分类】TN82随着无线通信技术和可穿戴传感技术的快速发展,使人体中心无线网络逐渐成为一种新兴产业[1],可穿戴电子设备在医疗监护[2-3]、军事[4]、体育训练[5-6]等领域应用广泛. 柔性可穿戴天线是一种可集成于人体衣物中的天线类型,具有低剖面、便于携带以及易于共形等特点. 导电织物[7]、纳米打印[8-9]、石墨烯[10]等材料已应用于新型天线的设计与研究中. 文献[11]基于毛毡和铜箔提出了一种能与服装完全共形的柔性微带天线,经测试验证可满足穿戴系统无线通信的需求,但铜箔与基体之间不易实现紧密黏接,且在穿戴过程中经反复折叠易出现裂纹等弊端. 文献[12]利用三维织物制备出一种可灵活集成于衣物的柔性可穿戴四元天线阵,由于天线辐射贴片与接地面均采用导电织物,因此其表面较粗糙且交叉结构导致电阻率降低,天线增益存在较大损耗.无线局域网(WLAN)因其低成本、网络组建灵活以及扩展能力强等优势,在无线通信领域中应用广泛. 为进一步提升天线辐射贴片和接地平面的电导率,满足可穿戴设备无线通信的需求,本文基于有机硅导电银胶和聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性基体设计并制备一种2.45 GHz和5.8 GHz的双频微带柔性可穿戴天线. 以有机硅导电银胶为辐射贴片/接地平面,PDMS为柔性基体,通过3D打印技术及流体成型技术,即可制备满足WLAN通信系统的要求.1.1 天线结构设计微带天线具有体积小、低剖面、结构紧凑以及易于集成等优点[13-16],为满足可穿戴无线通信系统对柔性天线的需求,本文基于有机硅导电银胶和PDMS柔性基体研制一种新型柔性天线,即2.45 GHz和5.8 GHz双频微带柔性可穿戴天线,其拓扑结构如图1所示,其中柔性介质基体PDMS购于美国道康宁Sylgard®184公司,其介电常数εr=2.65,损耗角tan δ=0.02,位于PDMS基体两面作为辐射贴片和接地平面的有机硅导电银胶YC-02购于南京喜力特胶黏剂有限公司.根据天线中心频率与介质属性估算1/4波长单极子天线的长度,并通过高频结构仿真软件(HFSS)对双频天线结构进行优化,其优化的天线尺寸参数见图1.1.2 柔性天线制备柔性双频微带天线的制备流程如图2所示. 基于3D打印技术和流体成型技术,首先,利用3D打印机(Replicator 2X型,精度100 μm,美国Makerbot公司)制备所需天线模具,将YC-02有机硅橡胶按固定比例均匀搅拌后注入辐射贴片凹槽内固化成型. 其次,将PDMS按固化比例用磁力搅拌机(FDWTC-D型,上海复旦天欣科教仪器有限公司)均匀搅拌后注入柔性基体模具,并于真空干燥箱(DZF-6021型,上海索普仪器有限公司)中抽真空,除去PDMS搅拌时混入的气泡,固化后脱模成型. 接地平面的制备方法类似,将接地平面与PDMS基地底面组装即可获得柔性双频微带天线样品,通过环氧型导电银胶(YC-01,南京喜力特胶黏剂有限公司)将SMA插座与馈电面连接以备天线性能表征.柔性可穿戴双频微带天线的实物如图3所示. 由图3可见,该新型双频微带天线的柔性较好,满足穿戴舒适度的要求. 为进一步降低其电阻率,对固化后的有机硅导电银胶薄膜进行压缩处理,使得银纳米颗粒之间更紧密. 利用SU8020型场发射扫描电子显微镜(日本日立公司)与DMM-200C型金相电子显微镜(上海蔡康光学仪器有限公司)表征有机硅导电银胶,并用4200-SCS型半导体特征分析系统(美国吉时利公司)测试其I-V特性. 结果分别如图4和图5所示.由图4可见,有机硅导电银胶固化后的表面较平滑,且各导电银颗粒之间均匀连接,在物理结构层面为高导电性提供了条件. 由图5可见,I-V特性曲线具有较好的重复性,其电阻率为10-4～10-3 Ω·mm.利用电磁仿真软件(HFSS)对柔性双频微带天线进行性能仿真优化,并制备天线样品,使用矢量网络分析仪(ZNB8型,德国Rohde & Schwarz公司)测试双频天线的特性. 柔性双频微带天线的回波损耗仿真与实测结果如图6所示. 由图6可见,在中心频率2.45 GHz和5.8 GHz处的回波损耗分别为-26 dB和-28 dB,满足工程要求.柔性双频微带天线驻波比的仿真与实测对比结果如图7所示. 由图7可见,在中心频率2.45 GHz和5.8 GHz处的电压驻波比(SWR)分别为1.5和1.8,仿真值均低于1.2,经参数优化后达到良好的阻抗匹配效果. 为进一步验证双频微带天线在弯曲状态下仍可满足通信要求,建立柔性双频微带天线弯曲状态下的仿真模型,选取弯曲半径R=40 mm,分别沿x轴和y轴弯曲,其回波损耗仿真结果如图8所示. 由图8可见,当柔性双频微带天线沿x轴(y轴)弯曲时,其中频频率会沿低频方向发生轻微偏移,但仍能满足工程应用需求.天线方向图是表征天线辐射特性与空间角度关系的图形[17],为验证柔性双频微带可穿戴天线在2.45 GHz和5.8 GHz中心频率的辐射特性,利用图9中所示的暗室对该柔性双频微带可穿戴天线进行远场参数测试,每隔1°由天线测试系统记录一次. 图10为2.45 GHz和5.8 GHz柔性天线的仿真与实测辐射方向图. 由图10可见,其xz与yz平面的方向图仿真结果与实测结果基本一致.综上,本文分别以PDMS和有机硅导电银胶为柔性基体与导电辐射贴片,给出了2.45 GHz与5.8 GHz柔性可穿戴双频天线的拓扑结构及优化后的尺寸参数,并基于3D打印技术制备了柔性双频天线. 通过对天线性能进行实测表征,分析了弯曲状态下回波损耗的变化特点. 结果表明,在中心频率2.45 GHz和5.8 GHz处的回波损耗分别为-26 dB和-28 dB,其驻波比、辐射方向图与仿真结果基本一致.【相关文献】[1] Kamardin K,Rahim M K A,Hall P S,et al. 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柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计
柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计摘要：柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计是目前研究的热点之一。
本文首先介绍了柔性空间可展开天线的发展背景和应用领域，然后详细阐述了柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计的原理和方法。
此外，本文还介绍了柔性空间可展开天线的性能评估和验证方法，并对其未来发展方向进行了展望。
关键词：柔性空间，可展开天线，结构设计，控制集成，性能评估一、引言柔性空间可展开天线是一种能够在卫星和航空航天器上广泛应用的天线系统。
它具有结构灵活、体积轻巧、重力效应小等优点，可以应用于通信、导航、遥感等方面。
近年来，随着卫星和航天航空器的快速发展，对柔性空间可展开天线的需求也越来越大。
因此，研究柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计，对于提高天线性能和降低系统成本具有重要意义。
二、柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计原理1.结构设计原理柔性空间可展开天线的结构设计原理是通过柔性材料和支撑结构的协同作用，实现天线在展开和收起过程中的自由度控制。
常见的结构设计方法包括层合结构设计、支撑机构设计和变形控制设计。
层合结构设计主要是通过调整材料的厚度和组织结构来实现天线的展开和收起；支撑机构设计主要是通过设计支撑杆和支撑环等结构来实现天线的平稳展开；变形控制设计主要是通过控制材料的形变和曲率来实现天线的定向调节。
2.控制集成原理柔性空间可展开天线的控制集成设计原理是通过传感器和控制器的协同作用，实现天线在展开和收起过程中的精确控制。
传感器可以采集天线的形变、应力和温度等参数，通过控制器进行信号处理和反馈控制，实现天线的定向和稳定。
常见的控制集成方法包括自适应控制、模糊控制和神经网络控制等。
三、柔性空间可展开天线的性能评估和验证方法柔性空间可展开天线的性能评估和验证是评价其设计效果和工作性能的重要手段。
常见的性能评估方法包括天线增益、波束偏转角和频率带宽等。
清华大学科技成果——新型柔性高频天线
清华大学科技成果——新型柔性高频天线成果简介当前半导体信息技术的飞速发展促使电子产品向高集成度、微型化、智能化、低功耗等方向发展,最终的目标是将功能单元实现在单一芯片化。
无线通讯作为物联网技术的主要节点，其关键技术性能取决于天线设计。
目前无线通讯技术主要包括无线RF433/315M、蓝牙、Zigbee、Z-ware、LoRa、4G/5G等。
目前4G、5G移动通讯以及物联网技术的推广与发展，频带调制、信息互联和高速数据传输对天线的设计要求愈来愈高。
通讯天线的设计已经从低频向高频，从单一频段向双频、三频、四频等多频方向发展。
然而目前的天线设计主要基于半导体制备及可重构技术，如开关切换天线的谐振点，及电压调节改变天线的等效阻抗等，来实现天线的多频化。
碳纳米管和单层石墨烯的成功发现获得开始吸引研究者的兴趣。
碳纳米管和单层石墨烯简单的结构、优异的性能和极高的电子迁移率，被认为是后硅CMOS时代最有竞争力的电子材料之一。
由于碳纳米管和石墨烯高电子迁移率、优异的力学性能及天然柔性等优点，随着微电子学、材料学和半导体制造工艺技术与凝聚态物理学等多个学科的不断发展，通过新型结构和材料体系设计，柔性高频碳纳米管和石墨烯天线已成为可能，并进一步缩小系统占用空间，提高器件集成度和高性能的重要发展趋势。
课题组在国家自然科学基金等项目资助下，结合合作团队的研究优势，以碳纳米管和石墨烯的优化与制备为基础，优化器件结构与尺寸设计，结合HFSS电磁仿真模拟，研发出可应用于无线通讯的新型柔性高频天线。
课题组在过去几年中分别在高质量碳纳米管和石墨烯的高频应用、性能测试、高性能射频天线调控机理研究等方面积累的丰富材料和物理经验，对研究多频带可调谐石墨烯天线奠定了前期基础。
效益分析由于目前国内外尚无同类产品，随着柔性可穿戴产品的不断上市，柔性高频天线的需求也会越来越迫切，因此本成果具有较大的推广空间。
合作方式转让或者联合推广所属行业领域电子信息领域。
一种柔性水平极化全向天线的设计方法
电子信息对抗技术Electronic Information Warfare Technology2021,36(3)㊀㊀中图分类号:TN821.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1674-2230(2021)03-0082-05收稿日期:2020-08-13;修回日期:2020-09-21作者简介:何清明(1972 ),男,高级工程师;于伟(1985 ),男,高级工程师;黄福清(1968 ),男,高级工程师㊂一种柔性水平极化全向天线的设计方法何清明,于㊀伟,黄福清(电子信息综合控制重点实验室,成都610036)摘要:介绍一种适用于小型电子干扰设备的柔性水平极化全向天线,其设计原理源于射频电流均匀分布的环形天线㊂该天线用一种巧妙的方法降低柔性水平极化全向天线的实现难度,具有方位全向起伏小㊁结构简单和成本低廉的特点,可广泛应用于可展开诱饵设备㊂关键词:水平极化;全向;环路天线;射频电流;均匀分布DOI :10.3969/j.issn.1674-2230.2021.03.017A Design of a Flexible Horizontal Polarization Omnidirectional AntennaHE Qingming,YU Wei,HUANG Fuqing(Science and Technology on Electronic Information Control Laboratory,Chengdu 610036,China)Abstract :A special horizontal polarization omnidirectional antenna is described.It can be ap-plied to miniature electronic interference device.The antenna is based on the principle of a loop antenna which radio -current distributes well on the loop.This kind of antenna has the character-istics of small omnidirectional fluctuation,simple structure and low cost.It can be widely used indeployable decoy equipment devices.Key words :horizontal -polarization;omnidirectional;loop antenna;radio -current;uniform dis-tribution1㊀引言1.1㊀问题的提出可持续待机的空飘球诱饵和海飘球诱饵属于一次性使用设备,通常将收发天线置于气囊中㊂在投放前气囊处于极限压缩状态,而投放后则处于充气展开状态㊂为满足该类设备的需求,天线必须柔性化处理㊂预警雷达主要工作在VHF㊁UHF 和L 波段,其天线大多选择水平极化㊂对这种水平极化预警雷达能够实施有效干扰的空飘球或海飘球诱饵设备均需配置宽带柔性化水平极化全向天线㊂鉴于诱饵设备的实际应用状态,不仅要求在方位面上全向覆盖,而且俯仰面上也需要具备宽波束覆盖能力㊂1.2㊀柔性化气囊天线技术现状早起的柔性化天线多为封装在腰带㊁背心㊁外套㊁马甲或头盔中的小型可穿戴天线,主要应用在单兵穿戴通信,应用范围较小㊂目前国内外技术人员研究较多的是可展开柔性天线㊂可展开柔性天线通常有刚性机构展开的柔性天线和柔性化气囊天线㊂柔性化气囊天线通过充气展开,其类型大多集中在大型面天线㊂这种天线一般采用薄膜结构,具有低质量㊁高收缩率㊁低成本和高可靠展开性等特点,主要应用在天基雷达㊁空间探索和移动卫星通信等领域[1-4]㊂近年来,柔性化天线开始进入空中监视㊁单兵移动卫星通信和电子对抗28电子信息对抗技术㊃第36卷2021年5月第3期何清明,于㊀伟,黄福清一种柔性水平极化全向天线的设计方法诱饵等领域㊂图1是NASA资料介绍的一种气囊型反射面天线㊂图1㊀气囊型反射面天线[4]1.3㊀水平极化全向天线现状原则上水平极化全向天线由磁偶极子类天线产生,但磁偶极子在自然界中并不存在㊂作为电偶极子的对偶关系,电小环路天线等效为磁偶极子㊂电小环路天线就是周长远小于波长的环路天线,辐射效率取决于环面面积㊂这种天线的增益带宽积小,辐射效率低,在电子对抗领域的应用寥寥无几㊂基于带宽和辐射效率的考虑,水平极化全向天线一般采用正交偶极子组合和环形阵列两种形式㊂正交偶极子组合是将一组正交偶极子以相差90ʎ等幅激励构成的球状辐射实现,在有效空间的辐射效率低,全向起伏大,受载体的影响大,在电子对抗领域鲜有应用㊂环形阵列是将等幅同相激励的辐射单元以水平极化状态均匀排布于圆周上㊂环形阵列方位面全向起伏大小取决于单元密度,而俯仰面方向图覆盖宽度取决于圆环的直径㊂常见环形阵列有圆柱缝隙阵㊁圆柱微带阵㊁旋转场天线㊁Alford环天线[5-6]以及苜蓿叶形环天线[6]等形式㊂2㊀解决方案2.1㊀基本设计思路柔性水平极化全向天线要解决的问题本质是天线的曲面化和柔性化,柔性化和带宽需求排除将圆柱阵列形式㊁Alford环天线和苜蓿叶形环天线等天线类型作为解决方案的可能性㊂从可行性角度出发,采用平面柔性化偶极子单元环形阵列相对合理㊂鉴于诱饵设备对俯仰宽波束的宽角覆盖需求,天线单元的数量一般控制在3~4个单元㊂本文讨论的柔性水平极化全向天线采用3副平面柔性化偶极子组阵形式㊂平面化偶极子的带宽主要取决于偶极子的等效直径(由宽度决定),单元带宽一般均可达2ʒ1以上㊂2.2㊀模型建立电子对抗设备对天线的带宽要求比较高,直接采用上面的形式来设计天线是不合理的㊂上面的环路天线的带宽通常只有百分之几,在电子对抗领域的用途非常有限㊂为了解决这个问题采用准均匀分布的环路天线㊂考虑到环路天线的H 面方向图的质量,压缩环路直径,天线采用三点激励㊂天线的环路不再封闭㊂这种天线不妨称为三点激励环路天线㊂其原理结构见图2所示㊂图2㊀三点激励环路天线原理结构示意图2.3㊀射频电流均匀分布环路天线工作原理射频电流均匀分布的电大环路天线,E面(方位面)方向图为全向,而H面方向图呈 ɕ 字形㊂均匀分布的电大环天线在工程上并不存在,通常在环上进行多点等幅同相激励使环电流逼近均匀分布㊂Alford环天线实际上就是这类天线,其带宽通常在百分之几的量级,工程上的研究并不多㊂为解决带宽问题,在多点激励的条件下,将环均匀割裂,这就是形成了多点馈电的环形偶极子阵列㊂这种天线实际上可视为射频电流均匀分布的环路天线㊂射频电流均匀分布环路天线的辐射方向图可以通过电小偶极子辐射方向图矢量积分的方式获得㊂为分析方便,建立图3所示的坐标系㊂不妨设环路(直径为2a)在XOY面内,其中心与原点重合㊂38何清明,于㊀伟,黄福清一种柔性水平极化全向天线的设计方法投稿邮箱:dzxxdkjs@126.com图3㊀天线辐射场计算坐标系在φ=φᶄ处,环路的一个典型电流元的矩分量为[6]:dP xʈ-I(φᶄ)a sinφᶄdφᶄ(1)dP yʈ+I(φᶄ)a cosφᶄdφᶄ(2)其中:I(φᶄ)为环电流分布函数㊂该典型电流元的辐射矢量为:dN xʈ-I(φᶄ)a e jβa sinϑcos(φ-φᶄ)sinφᶄdφᶄ(3)dN xʈ-I(φᶄ)a e jβa sinϑcos(φ-φᶄ)cosφᶄdφᶄ(4)其中:β=ωc,为相移常数㊂环路上射频电流均匀分布时,则I(φᶄ)=I与φᶄ无关,则环路天线的空间合成辐射矢量为:N x=-2jπIaJ1(βa sinϑ)sinφ(5)N y=-2jπIaJ1(βa sinϑ)cosφ(6)转化到球坐标,则有:Nφ=2πj IaJ1(βa sinϑ)(7)Nϑ=0(8)均匀分布环路天线远区辐射场为:Eϑʈ-jωu4πr Nϑe-jβr=0(9)Eφʈ-jωu4πr Nφe-jβr(10)从式(9)和(10)表达的辐射场来看,射频电流均匀分布环路天线是水平极化全向天线较好的选择㊂2.4㊀三点激励环路天线工作原理三点激励环路天线可视为三副弧形偶极子环行组阵㊂每个弧形偶极子单元上的电流分布近似为余弦分布㊂式(1)~(4)中的I(φᶄ)转换为:I(φᶄ)=I0|cos(3φᶄ2-nπ)|(11)其中n=(0,1,2)的取值约束条件:|φᶄ-2nπ/3|ɤπ/3(12)事实上,整个天线阵等幅同相馈电时仍可近似为射频电流准均匀分布的环路天线㊂其辐射场的分析可以近似按照均匀分布环路天线的方法分析,这里不再赘述㊂考虑到柔性化和重量控制需求,弧形偶极子的馈电不再考虑常规射频电流平衡抑制措施㊂鉴于使用时,天线的同轴馈线与天线环面成垂直关系,同轴线外皮外表面上的非平衡射频电流辐射引入的方向图畸变可以忽略㊂3㊀电气设计方法及仿真分析3.1㊀设计实例需求工作频段:UHF波段;相对带宽:优于22%;极化类型:水平极化;驻波系数:不大于3.0;增㊀㊀益:优于-2dB㊂波束覆盖:方位全向,俯仰 ɕ 字形㊂3.2㊀仿真模型建立考虑到工程要求,开发一种水平极化全向天线,其带宽要求大于22%,为保证边频的性能,原则上按25%以上的带宽设计,选用三点激励环路天线方案㊂环路直径选用中心频率的0.55λ0㊂辐射体采用片式弧形偶极子,其宽度选择0.08λ0 (带宽需求)㊂馈电网络直接采用同轴线硬性均分三路方式㊂每一支路的阻抗为150欧姆,而弧形偶极子的输入阻抗(中心频率)约在100欧姆左右,对各馈电点馈电的平行双线的等效特性阻抗取122欧姆㊂天线芯体的覆盖物(柔性载体)选择介电常数约2.6且厚度0.5mm的防雨塑料布㊂天线的仿真模型见图4所示㊂电磁仿真结果见图5~图7所示㊂从计算结果来看,天线驻波系数在2.5以内,方位面(E面)全向起伏在1dB以内,俯仰面(H面)方向图为 ɕ 字形,增益在整个频段均优于0dB(0.9~1.5dB),满足要求㊂图4㊀电磁仿真模型示意图48电子信息对抗技术㊃第36卷2021年5月第3期何清明,于㊀伟,黄福清一种柔性水平极化全向天线的设计方法图5㊀驻波系数计算结果图6㊀E 面方向图(归一化,430MHz)图7㊀H 面辐射方向图计(归一化,430MHz)图8㊀增益-频率曲线计算计算结果4㊀柔性结构设计方法4.1㊀选材方案本天线设计的另一重点为其柔性结构设计㊂为了实现天线的柔性化,天线的绝大部分材料选择柔性材料㊂环路部分(辐射体)选择柔性金属丝编织物(电磁屏蔽金属布类);环路部分的馈线采用柔性扁平镀银平行扁平双线;馈电座采用SMA 座(内部无损耗材料);天线的馈电分配部分为4端口印制功分网络(从耐受功率角度出发不加装隔离电阻);柔性覆盖物选择介电常数在2.6左右的防水布料类(注意其损耗正切最好控制在0.001量级)㊂4.2㊀实现方法(1)将天线电气部分(环路部分和平行双线)需要首先固定在软质基材上进行定型,以避免天线电气结构发生变化;(2)用具有防腐蚀的金属线将其缝制在软质防水布料上;(3)在环路部分与平行双线之间的连接处刷液态硅胶(军用),待固化后再进行下一步;(4)将带有软质防水布料的天线电气部分和4端口印制功分器连接(一般采用焊接),并在连接处刷液态硅胶,待固化后进行下一步;(5)用软质防水布料封装㊂为了保证平行双线的特性阻抗,在双线间缝制隔离柔性介质薄膜㊂图8是天线的封装结构示意图㊂虚线部分为防腐蚀细线缝制路径㊂图9㊀天线封装结构示意图5㊀实测结果㊀㊀根据仿真得到的设计数据按照柔性天线结构设计要求,试制出来的产品柔韧性较好㊂图9~图11是天线的试制产品实测结果㊂从实测结果来看,天线的驻波系数优于仿真结果,增益的实测结果为0~1dB,较仿真结果约低0.5~1dB㊂方向图测试结果与仿真结果基本相符,但实测结果在俯仰面(H 面)出现起伏㊂出现天线仿真结果与实测结果有一定差异的主要原因是在仿真时未考虑柔性材料及辅料的损耗正切参数㊁射频电流未58何清明,于㊀伟,黄福清一种柔性水平极化全向天线的设计方法投稿邮箱:dzxxdkjs@作平衡抑制处理和安装平台的影响等㊂图10㊀驻波系数实测结果图11㊀E 面方向图实测结果(归一化,430MHz)图12㊀H 面方向图实测结果(归一化,430MHz )6 结束语㊀㊀本文通过对VHF /UHF 等波段可展开电子对抗诱饵天线的需求分析,面对柔性小型化水平极化全向天线的挑战,提出了一种结构简单且成本低廉的柔性化水平极化全向天线设计思路,通过了仿真和实例测试对比验证㊂该设计思路对于低波段㊁紧凑型全向柔性天线设计具有一定的参考价值,产品适用于柔性展开的空飘球和海漂球电子对抗诱饵设备㊂本文阐述的设计思路也适用于VHF㊁UHF 和L 等波段柔性圆极化/斜极化全向天线的设计㊂参考文献:[1]㊀唐宝富,徐东海,朱瑞平.空间充气展开天线初步研究[J].现代雷达,2008,30(4):82-84.[2]㊀王援朝.充气天线结构技术概述[J].电讯技术,2003(2):6-11.[3]㊀黄河,关富玲,冯尚森.充气球天线的设计与加工工艺[J].华南理工大学学报(自然科学版),2014,42(9):96-101.[4]㊀MIRANDA F A.Antenna Technologies for NASA Ap-plications,N20110000775/XAB [R ].USA:NASA,2006:18-21.[5]㊀冯祖建,张立新,孙绍国.水平极化全向天线的设计[J].微波学报,2008,24(6):60-64.[6]㊀(美)谢昆洛夫S A.天线理论与实用[M].任郎,译.北京:人民邮电出版社,1959.(上接第71页)[3]㊀张宪超,陈国良,万颖瑜.网络最大流问题研究进展[J].计算机研究与发展,2003,40(9):1281-1292.[4]㊀董方.网络流算法的研究与应用分析[D].南京:南京邮电大学,2014.[5]㊀李天南.基于最大流的车辆容迟网络路由算法研究[D].上海:上海交通大学,2011.[6]㊀陈晓旭,吴恒.基于最小费用最大流的大规模资源调度方法[J].软件学报,2017,28(3):598-610.[7]㊀王志强,孙小军.网络最大流的新算法[J].计算机工程与设计,2009,30(10):2357-2359.[8]㊀张静,邱学绍.网络最大流模型算法及其实现[J].重庆大学学报(自然科学版),2006,29(5):132-134.[9]㊀赵礼峰,严子恒.基于增广链修复的最大流求解算法[J].计算机应用,2015,35(5):1246-1249.[10]㊀赵礼峰,严子恒.基于预流推进的最小标号最大流算法[J].计算机应用,2015,35(12):3398-3402.[11]㊀白嘗.最大流及最小费用的算法研究[D].南京:南京邮电大学,2012.68。
FPC类天线设计要求
FPC类天线设计要求FPC（Flexible Printed Circuit）类天线设计要求是指在柔性印制电路板上设计和制作天线时需要满足的一些要求和考虑因素。
柔性天线已经广泛应用于手机、平板电脑、智能手表等移动设备中，因为其具有柔性、轻薄、高效、可塑性强等特点，可以适应各种复杂形状和尺寸的设备。
首先，FPC类天线的设计要求包括频率范围、增益、方向性等。
在设计FPC类天线时，需要根据所需要的频率范围选择合适的天线类型，例如微带天线、倒F型天线等。
同时，根据应用需求确定天线的增益和方向性，以满足对信号的接收和发送要求。
其次，FPC类天线的设计要求还包括天线尺寸、形状和布局。
由于柔性天线需要适应各种复杂的设备形状和尺寸，因此在设计过程中需要考虑天线的尺寸和形状，以确保其可以完全覆盖设备的表面，并且不会受到机械弯曲或拉伸等因素的影响。
此外，天线的布局也需要合理设计，以避免与其他组件的干扰，提高整体性能。
第三，FPC类天线的设计要求还包括阻抗匹配和调谐。
在设计过程中，需要通过优化天线的几何形状和尺寸，以确保其阻抗与设备的电路系统匹配，以最大限度地提高信号传输的效率和质量。
此外，还需要进行天线的调谐，以确保在设备在不同频段或工作状态下都能获得良好的性能。
最后，FPC类天线的设计还需要考虑材料的选择和制造工艺。
柔性天线通常使用柔性基底材料，如聚酯薄膜等，以便于弯曲和拉伸。
因此，在设计过程中需要选择合适的材料，并结合相应的制造工艺，以确保天线的可靠性和稳定性。
综上所述，FPC类天线的设计要求包括频率范围、增益、方向性、尺寸、形状、布局、阻抗匹配、调谐、材料选择和制造工艺等方面。
通过合理设计和优化，可以实现高效、可靠的柔性天线，满足不同设备的无线通信需求。
一种24 GHz新型紧凑型柔性低剖面可穿戴天线
一种24 GHz新型紧凑型柔性低剖面可穿戴天线作者：张莹陈娅莉宗卫华来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2020年第03期摘要：可穿戴天线是集成在衣物表面或贴附在人体表面的天线，不能影响佩戴者的日常生活，因此为缩小天线尺寸，降低天线剖面，更好的适应人体，本文设计了一款结构简单、易于加工、重量轻、尺寸小、低剖面、低沉本的可用于人体穿戴的低剖面小型化穿戴天线。
本文选用相对介电常数为35，厚度仅有70 μm的聚酰亚胺柔性基板，采用半共面波导（coplanar waveguide，CPW）的馈电方式来设计工作在24 GHz工业科学医学频段（industrial scientific medical band，ISM）的可穿戴天线。
该天线具有1815 mm × 264 mm的紧凑尺寸，天线在人体表面的仿真带宽为122～26 GHz，较好的满足ISM 24 GHz（242～2484 8 GHz）医学频段的要求，实现了天线的小型化。
本文提出的设计方法为减小穿戴天线尺寸提供了解决方法。
关键词：穿戴天线; 柔性天线; ISM频段; 低剖面; 半共面波导; 小型化中图分类号： TP368.33; TN822.+5文献标识码： A可穿戴天线在天线领域作为一种新天线，在位置跟踪、医疗检测、军事应用、娱乐等方面因具有较好发展前景而受到越来越多的关注，预计在不久的将来将取代有线通信网络[1]。
随着人口的老龄化，糖尿病、高血压等各类疾病的发病率逐年增加，可穿戴天线设备可以对中老年群体的血压、心跳和血糖等进行精准测量。
2014年，许多可穿戴商业设备上市进入大众视野，如谷歌眼镜、蓝牙耳机、智能手环、太阳能充电背包、键盘裤子等。
为了更好地适应人体，可穿戴天线的质量和体积都越来越小，大多数可穿戴天线由柔性或纺织材料制成。
众所周知，由于柔性天线具有可弯曲性和质量轻的特点，因此便于携带是设计可穿戴天线的理想选择。
可穿戴天线对工作环境具有一定的要求，人体作为一种复杂介质必然会对天线的性能产生影响，而可穿戴天线需要能够在人体表面的静电辐射下正常工作，还要考虑人体对电磁波的吸收，因此设计可穿戴天线充满挑战。
通信工程毕业论文-柔性圆极化1.5GHz微带贴片天线的设计
上海电力学院本科毕业设计（论文）题目：柔性圆极化1.5GHz微带贴片天线的设计院系：电子与信息工程学院专业年级：通信工程专业学生姓名：学号：指导教师：2014年6月3日柔性圆极化1.5GHz微带贴片天线的设计摘要微带天线具有体积小，重量轻，低剖面，制造成本低，易于批量生产，易于和微带线路集成等特点，能得到单方向的宽瓣方向图，易于实现双频段、双极化等多功能工作。
这些优点使得微带天线在大约100MHz～100GHz宽广频域上，广泛应用于包括卫星通信、雷达、遥感、制导武器以及便携式无线电设备。
论文首先回顾了微带天线的发展史，介绍了它的结构、优缺点及应用，然后给出了微带天线的几种分析方法，包括传输线法，空腔模型法，积分方程法等，并介绍了微带天线圆极化的原理和实现方法以及微带天线的馈电方式。
然后在ANSOFT HFSS中创建了一个单馈圆极化微带天线和切角圆极化微带天线，分析了S11和VSWR参数，画出了方向图。
为了实现圆极化，进行了轴比的优化仿真，达到了较为理想的结果。
关键词：圆极化，回波损耗，切角，轴比，方向图1.5GHZ FLEXIBLE CIRCULARLY POLARIZEDMICROSTRIP PATCH ANTENNA DESIGNABSTRACTThe microstrip antennas has the volume to be small, the weight is light, the low section plane, the production cost is low, easy volume production, easy and characteristics and so on microstrip line integration, can obtain the single direction wide petal directional diagram, easy to realize, the double polarization dual range and so on multi-purpose work. These merits cause the microstrip antennas in approximately the 100MHz-100GHz broad frequency range, widely applies in include the satellite communication, the radar, the remote sensing, the guided weapon as well as the protable wireless apparatus.The paper first reviewed microstrip antennas's history, introduced its structure, the good and bad points and the application, then have given microstrip antennas's several analysis method, including the transmission long-base method, the cavity modeling, the integral equation law and so on, and introduced the microstrip antennas circular polarization's principle and realizes the method as well as microstrip antennas's feed method. Then AnSoft Hfss in the creation of a single-fed circular polarization microstrip antenna and cut-angle circular polarization microstrip antenna and double-fed circular polarization microstrip antenna, the analysis of the S11 and VSWR parameters, to draw a pattern. In order to achieve circular polarization, the axis carried on the optimization simulation, to a more satisfactory results.Key words:circularly polarized, return loss, corner cut, axial ratio, pattern目录1 绪论 (1)1.1 微带天线的发展 (1)1.2 微带天线的结构 (1)1.3 微带天线的特点 (2)1.4 微带天线的应用 (2)2 天线的性能参数 (4)2.1 方向图 (4)2.2 辐射强度 (5)2.3 方向性系数 (5)2.4 效率 (5)2.5 增益 (6)2.6 输入阻抗 (6)2.7 天线的极化 (6)2.8 频带宽度 (7)3 微带天线的原理 (8)3.1 微带天线的辐射机理 (8)3.2 微带天线的馈电方式 (9)3.3 微带天线的分析方法 (10)3.3.1 传输线模型法 (10)3.3.2 空腔模型法 (13)3.3.3 积分模型法 (13)3.4 圆极化微带天线的实现原理 (14)4 单点馈电圆极化微带天线设计 (18)4.1 Ansoft HFSS软件的介绍 (18)4.2 微带辐射贴片尺寸估算 (18)4.3 单点馈电圆极化微带天线设计 (19)4.3.1 天线的技术要求 (19)4.3.2 天线的尺寸计算 (19)4.3.3 天线的设计过程 (19)4.3.4 天线的优化 (22)4.3.5 查看优化后的天线性能 (24)4.3.6左旋圆极化与右旋圆极化的区别 (27)4.4 单点馈电fleece编织物介质基板圆极化微带天线设计 (29)4.4.1 天线的尺寸计算 (29)4.4.2 优化后的仿真结果 (30)4.5 各参数对天线性能的影响 (31)4.5.1 贴片长度L c对天线性能的影响 (31)4.5.2 馈电点位置L1对天线性能的影响 (32)4.5.3 介质基板厚度H对天线性能的影响 (33)5 切角圆极化微带天线设计 (35)5.1 切角圆极化微带天线设计 (35)5.1.1 天线的技术要求 (35)5.1.2 切角圆极化微带天线的尺寸 (35)5.1.3 优化后的天线性能 (36)5.2 切角fleece编织物介质基板圆极化微带天线设计 (38)5.2.1 优化后的天线尺寸 (38)5.2.2 优化后的仿真结果 (39)5.3 实验小结 (41)6 结论 (41)谢辞 (42)参考文献 (43)1绪论随着天线作为无线电通讯的发射和接收设备，直接影响着电波信号的质量。
柔性天线设计
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2.微带天线基础理论
微带天线优越性
微带天线是最常用最基本的天线形式。它是由带导体接地板的 介质基片上贴加导体薄膜形成。微带天线由于剖面薄、体积小、重 量轻、并且可与载体共形、易于有源电路和印刷器件集成等优点引 起了人们极大的关注，得到了广泛的研究和发展，在卫星通信、导 弹遥测、生物医疗以及其它民用和军用领域等到了广泛的应用
（4）最基本的微带天线结构形式
主要技术指标：
天线结构尺寸设计
3.柔性天线设计与仿真
请在此添加段落内容
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3.柔性天线曲率影响
柔性天线设计基础
杨韩 秀秀 凡哥 2014年10月10日
目录
1.柔性天线绪论
2.微带天线基础
3.天线制作工艺
4.柔性天线曲率分析
（1）共性天线应用于战斗机
（2）导电层为碳纳米管的柔性共形天线
（3）导电纤维缝纫形成的柔性天线
1.柔性天线绪论
共形天线优越性Biblioteka 如果用共形天线代替这些凸出飞机表面的天线，使天线 与机身共形，不仅可以减少空气气动阻力，增加飞机的操作 性能，因为减少了突出飞机表面的天线，还可以降低雷达散 射面积（RCS），实现飞机隐身。
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微带天线优越性
微带天线是最常用最基本的天线形式。它是由带导体接地板的 介质基片上贴加导体薄膜形成。微带天线由于剖面薄、体积小、重 量轻、并且可与载体共形、易于有源电路和印刷器件集成等优点引 起了人们极大的关注，得到了广泛的研究和发展，在卫星通信、导 弹遥测、生物医疗以及其它民用和军用领域等到了广泛的应用
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主要技术指标：
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柔性天线设计基础
杨韩 秀秀 凡哥 2014年10月10日
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1.柔性天线绪论
2.微带天线基础
3.天线制作工艺
4.柔性天线曲率分析
（1）共性天线应用于战斗机
（2）导电层为碳纳米管的柔性共形天线
（3）导电纤维缝纫形成的柔性天凸出飞机表面的天线，使天线 与机身共形，不仅可以减少空气气动阻力，增加飞机的操作 性能，因为减少了突出飞机表面的天线，还可以降低雷达散 射面积（RCS），实现飞机隐身。