下载文档原格式
基于互补开口谐振环（CSRR）的高性能、小型化平面式微波传感器设计摘要：针对传统平面式微波传感器运用时间、空间分析方法的设计原理，本文提出一种基于互补开口谐振环（CSRR）的高性能、小型化平面式微波传感器设计，该设计可以减轻传感器对电器电源的需求，同时保证高灵敏度和高分辨率。
该传感器的工作频率为2.4GHz，尺寸仅为29mm×29mm，能有效地探测目标的距离、速度和方位角。
在不同物体的测试过程中，该传感器的测试误差范围为0.07mm - 0.25mm，且具有较强的抗干扰能力，可应用于人体监测、障碍物检测和智能家居等场合。
关键词：平面式微波传感器；互补开口谐振环；高灵敏度；高分辨率；小型化设计；抗干扰能力。
1. 引言在现代生活中，微波传感器的应用越来越广泛，例如人体监测、障碍物检测和智能家居等领域。
平面式微波传感器因其灵敏度高、分辨率高、方便安装等特点，逐渐成为反演问题领域中重要的传感器之一。
为了减少传感器与其他设备的干扰，提高传感器工作性能，研究者们利用各种开创性方法来设计传感器，例如基于抗干扰技术的传感器设计，基于微带、贴片和探针等不同材料的微波传感器等。
2. 设计原理本文采用基于互补开口谐振环（CSRR）的设计原理，该原理利用了微带谐振器的结构特点，在谐振频率范围内抑制传输，使传送线作者与空气（或介质）的耦合失效，在实现滤波、封装、调制、变频等功能的同时，降低了系统噪声和失真，保证了系统的高精度和高质量。
3. 系统设计该传感器的主体采用3层金属夹板板相互黏贴的方式组成，其中夹有一层介电质，夹板上的导体为铜箔，用紫外线光刻工艺制造，夹板厚度分别为1.5mm、0.8mm、1.5mm，中间的介质层厚度为0.254mm。
传感器的安装板采用4只M3螺丝钉尺寸为20mm×20mm，具有非常好的防水性，传感器背面的波导垂直于安装板。
该传感器共有两个输出端口，一个为复合输出端口，一个为XSi输出端口，输出信号通过耦合器传输，可以在相应的传输线上选择接收器进行信号处理。
基于开口环谐振器的多频带频率选择表面的设计与应用摘要现代信息技术和无线通信网络如今已经步入快速发展的时代，出现了诸如4G通信（LTE）、无线应用通讯协议（WAP）、室内无线局域网（WLAN）、蓝牙系统（Blueteeth）、全球互通微波存取（WiMax）以及全球定位系统（GPS）等，这些发展大大提高了人们生产能力以及生活水平的大幅提升，因此也越来越受到人们的青睐。
频率选择表面（FSS）在军事和民用领域都有着十分广泛的应用，因此其多频特性研究也广受关注。
同时，为了提升通信质量，提高抗相邻信号的干扰能力，高选择性的FSS同样也越来越重要。
本论文以作者在硕士阶段学习时所承担的课题工作为基础，对频率选择表面的多频带特性进行了系统地研究，对基于开口环谐振器（SRR）多频带频率选择表面设计与应用做了进一步地探索。
本文的主要研究内容如下：（1）在总结前人关于FSS多频带特性产生机理的研究基础之上，首先提出了一款基于多个不同尺寸SRR谐振单元组合形成的多频带FSS，并将其应用于无源射频身份识别（RFID）中。
通过电磁仿真软件HFSS 13.0研究每个SRR对应的谐振频带，确立了一一对应的关系，并且通过仿真得以验证。
另外，对FSS的入射角以及极化稳定性也进行了研究说明。
结果表明，该FSS能够充分满足大入射角以及不同TE模、TM模入射下频率响应稳定性的要求。
为无源RFID设计和应用提供一个新方向。
（2）采用非均匀开口环谐振器（SRR）单元结构设计了一款多频带太赫兹FSS。
在传统的SRR基础上，将结构进行改进，提出了一种通带中心频率单独可调的改进型SRR谐振单元。
综合考虑反射系数、透射系数、中心频率和带宽等参数分析，通过建立等效电路模型和仿真优化，设计了中心频率为0.46THz、0.86THz、1.03THz可应用于射电天文的三通带太赫兹FSS。
该FSS的3dB通带范围为0.34-0.57THz、0.78-0.90THz、1.00-1.10THz，相对带宽分别为50%、14%、9.7%，通带内反射系数的峰值依次为-37.6dB、-13dB和-19.6dB，可见具有良好的通带特性，并且在0.94THz时产生一个传输零点，提高了两个通带之间的隔离度。
基于开口谐振环的滤波器设计文章在多层液态高分子聚合物（LCP）基板上设计了两款基于开口谐振环的带通滤波器。
开口谐振器分布在顶层和底层，中间的金属层作为公共的地板层，同时起着隔离上下层间耦合的作用。
实测结果表明滤波器的中心频率为5.2GHz，通带内的实测插入损耗为1.76dB。
标签：微带滤波器；HFSS；开口谐振环引言作为无线通信系统中的关键器件，滤波器对系统整体性能有着直接影响。
面对当前无线通信系统的高性能和小型化的发展趋势，现有滤波器的设计在满足高选择性和小尺寸要求时面临严峻的挑战。
阶梯阻抗谐振器（SIRS），多模谐振器（MMR）和介质谐振器通常应用于小型化微带滤波器的设计。
多层LCP技术已被证明是适用于低成本的多层微带带通滤波器的设计。
LCP是一个相当新的和有前途的有机材料的微波应用。
作为一种有机材料，LCP具有静态介电常数在很宽的频率范围内，吸水率低等特性[1]。
1 滤波器的设计方法单层微带开环滤波器的设计方法是从传递函数中得到一个耦合矩阵从而得到开环谐振器耦合的耦合矩阵[2]。
例如，设计一个使用四个开环谐振器的滤波器，首先从滤波器参数的基础上推导出耦合矩阵，该滤波器工作在5.2GHz，相对带宽7.5%，则耦合矩阵可以计算出如下：然后，我们可以得到的初始尺寸参数的基础上的耦合矩阵。
2 滤波器的设计图1为四腔的单波段滤波器三维结构和布局，输入和输出端口的特性阻抗为50Ω，开环谐振器分别设计在第一层和第三层，第二层作为共同的接地平面，两层谐振器间的耦合通过中间金属层上开耦合孔的方法来实现。
该多层微带开口谐振环滤波器是在Ansoft HFSS上设计和进行参数的优化的。
如谐振器长度，馈线馈点的位置，通过计算仿真给出了单波段滤波器的优化尺寸参数：w=0.62mm，a=0.8mm，b=0.8mm，c=0.7mm，d=0.7mm，ta=0.45mm，tb=0.45mm，s1=0.32mm，s2=0.24mm，la=5mm，l1=5.62mm，l2=5.62mm，lb=5mm，l3=5.62mm，l4=5.62mm，g1=0.7mm，g2=0.7mm，g3=0.7mm，g4=0.7mm。
![一种基于开口谐振环的小型圆极化抗金属标签天线[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/967230d110661ed9ac51f341.png)
专利名称：一种基于开口谐振环的小型圆极化抗金属标签天线专利类型：发明专利
发明人：贺连星,赵学田,汪明健,商巍
申请号：CN201310677273.5
申请日：20131213
公开号：CN103715498A
公开日：
20140409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种小型抗金属圆极化标签天线，该天线的阻抗、轴比特性良好。
一种基于开口谐振环的小型圆极化抗金属标签天线，其特征在于：自上而下包括：互相垂直的长方形辐射金属条和匹配结构的顶层、介质板、金属反射板的下层。
本发明提供了带宽覆盖全球整个超高频频段的小型抗金属圆极化标签天线，馈电结构是加载了一对平行开口谐振环的T型匹配结构，这样做可以增加了天线的带宽；通过在介质板的背部加上反射板，主要是想达到抗金属的目的；而加载变形垂直交叉缝隙的矩形长条辐射体，提高了天线的阻抗带宽和圆极化轴比带宽。
申请人：中科院杭州射频识别技术研发中心,杭州中瑞思创科技股份有限公司
地址：310011 浙江省杭州市莫干山路1418-25号
国籍：CN
代理机构：杭州浙科专利事务所(普通合伙)
代理人：吴秉中
更多信息请下载全文后查看。
基于方形螺旋谐振器的紧凑型RFID标签天线
戴利斌;许志猛;袁家德
【期刊名称】《物联网学报》
【年(卷),期】2024(8)1
【摘要】设计了一种小型化超高频(UHF,ultra-high frequency)射频识别(RFID,radio frequency identification)标签天线。
该天线由内外两个方形螺旋谐振器短接构成,通过改变外圈螺旋谐振器的边长和内外圈螺旋谐振器的间距,可以有效调节标签天线的谐振频率。
仿真结果表明,标签天线阻抗匹配良好,频带范围覆盖整个超高频频段(840~960 MHz),总尺寸为7.60 mm×7.60 mm×0.05 mm,比传统螺旋谐振器(SR,spiral resonator)天线小96%。
测试结果表明,在4 W有效全向辐射功率条件下,标签天线在910 MHz处读取距离达到最大。
所提小型化超高频射频识别标签天线具有尺寸小、频带宽、成本低和易于批量制作的特点,适用于对尺寸要求较小的应用环境。
【总页数】6页(P147-152)
【作者】戴利斌;许志猛;袁家德
【作者单位】福州大学物理与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN828.4
【相关文献】
1.基于弧型谐振器的高密度无芯片RFID标签
2.基于阶跃阻抗谐振器的RFID无芯片标签
3.一种基于180°移相器和方形环天线的UHF近场RFID阅读器天线
4.基于9形微带谐振器的无芯片RFID标签设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
