K波段双圆极化波导阵列天线设计

传统的双极化波导缝隙天线阵每种极化方式交叉极化较差,极化端口隔离度不高,尤其实现共口径辐射难度较大。介绍了一种K波段双圆极化波导阵列天线设计方法, 重点讨论了高效率共口径双极化辐射单元、宽带圆极化器、低损耗波导馈电网络。利用仿真软件进行了优化仿真分析,在此基础上研制了样件,对其电性能进行了测量。测试结果表明,此双圆极化波导阵列天线具有效率高、轴比带宽宽、隔离度高等特点。     

新型超宽带圆极化印刷天线

针对传统圆极化微带天线轴比带宽较窄的问题,提出了一种新型的超宽带圆极化印刷天线。该天线结构简单,仅由C型辐射贴片和改进后的地板组成。采用微带馈电模式,整个天线尺寸仅为25 mm×25 mm×1 mm。通过优化C型贴片和在地板上增加三角形和小长方形微扰结构,可以有效增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。给出了天线的设计流程,从表面电流分布分析了圆极化天线的工作机理。加工了天线实物,并对其进行了测量。仿真和实测结果表明天线具有超宽的阻抗带宽和轴比带宽。天线的工作频带为4.4~11.6 GHz(相对带宽为90%),3 dB轴比带宽为3.6~11.3 GHz(相对带宽为103.4%)。测量了天线的辐射性能和增益特性,实测结果与仿真结果吻合较好,证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和卫星通信系统中。     

基于时域有限差分法的圆极化十字振子天线设计

通过对圆极化十字振子天线在同相馈电时中间区域电磁耦合的分析,提出了用于表征十字振子天线实现圆极化的振子等效长度缩短模型.利用时域有限差分法,设计了十字振子天线.通过仿真和优化,找到了实现圆极化的振子最佳尺寸,并研究了天线尺寸改变时,极化特性的变化规律.在一定轴比带宽条件下,优化后的十字振子天线正交方向上圆极化轴比可以达到1.023.     

连续旋转馈电微带天线阵的仿真

针对微带阵列天线实现圆极化时轴比窄的不足,引入了一种给微带单元连续旋转馈电的技术,并从圆极化天线的定义出发,采用一种浅显的表述对此技术如何可以提高轴比特性进行了理论分析,得出关于此种阵列结构的一些规则.最后,在2.49GHz工作频率上,对两种微带阵列结构的天线进行了仿真计算,结果表明了此种阵列天线比传统的阵列天线阻抗带宽增加2倍,轴比带宽增加了几乎3倍.     

一种新型射频识别读写器天线的仿真与设计

提出了一种由两组正交放置的双L天线构成的新型圆极化射频识别读写器天线,有效地克服了平面倒F天线缝隙加载等技术带来的两个谐振点频率相差大、带宽较窄的缺点.利用时域有限差分法对天线仿真和优化,天线的两个频段的中心工作频率分别位于我国分配给RFID技术使用的两个超高频频段内.在ISO/IEC推荐RFID使用频段内的反射损失小于-10dB,天线的相对带宽达到17%以上.优化3dB电桥馈电网络设计,在工作频段内为天线提供等功率、相位差为90°的激励信号,天线具有圆极化特性.仿真和测试结果表明:优化天线设计很好地缓解了天线带宽增加和天线效率下降的矛盾,在我国为RFID分配的频段内具有高的天线效率,并能够工作在ISO/IEC推荐使用的频段内,达到实用化要求.     

新型毫米波微带天线H槽耦合馈电设计

针对毫米波段微带天线频带窄,馈电对天线辐射影响严重等缺点,提出了一种新型天线单元结构.该单元采用H型槽耦合馈电和增加寄生贴片的方法,实现了天线带宽的增加.此方法可使得带宽达到11%(VSWR<2).通过采用多层寄生贴片对单元进一步改进研究,验证了该单元具有进一步展宽带宽和作为天线罩保护天线的作用,天线的带宽可达到22%.     

超宽带平面折线栅天线圆极化器的优化设计

飞行器载雷达天线实现超宽带圆极化是非常困难的,能在反射面系统或馈源口面加载一种平面圆极化装置,是一种极合理的设计.本文利用折线栅的等效电纳对多层折线圆极化器进行等效,根据其等效网络,采用罚函数法和变尺度法对四层板折线圆极化器进行优化设计,得出了不同频率范围内极化器的结构尺寸,并计算了相应的轴比.计算机模拟设计结果表明,在2～18GHZ频率范围内,所设计的圆极化器轴比低于1dB,具有良好的实用价值.     

高交叉极化隔离度的液晶极化相控阵天线设计与实现

针对小型化、低成本极化相控阵雷达应用背景，提出了一种基于液晶材料的高交叉正交极化隔离度的极化相控阵天线。与传统极化相控阵天线相比，该设计不需要成倍增加的收发组件和复杂的移相馈电网络。基于液晶传输线移相器特点，结合缝隙耦合辐射原理，提出一种基于斜交耦合缝隙的交叉极化抑制结构，在提升天线单元主极化辐射性能的同时，抑制交叉极化辐射幅度。天线阵列采用由中心向两侧180°反向馈电形式，进一步提升交叉极化抑制比，同时可以实现极化和波束的联合重构。样机实测表明，天线扫描角度可达±40°,增益最大可达16.8 dB,效率高于66%,法向交叉极化隔离度可以达到33.3 dB,法向波束旁瓣最大抑制可以达到36.3 dB;展示了液晶极化相控阵天线的实用性，并且具有低成本、低功耗以及结构简单的特点。     

小型宽带微带天线的研究进展

对微带贴片天线频带展宽方面的研究做了全面、深入的探讨。主要介绍了几种新颖的大带宽微带贴片天线和天线阵。这些天线采用了在贴片或接地板“开窗”、附加负载、增加贴片元等方法来改进微带贴片天线的窄频特性。天线阵主要采用改进馈电网络的方法来展宽频带。这些方法使微带贴片天线向小型化、结构简单方向发展 ,从而使其应用范围进一步扩大。     

改进的寄生五频PIFA天线研究

提出了一种工作在GSM/DCS/PCS/UMTS/HIPERLAN/2 以及IEEE 802.11 a 频段的五频平面倒F天线的改进形式。该天线结构通过在主辐射贴片以外的容性寄生贴片末端增加延展,改变天线工作的自然模,对多个谐振器进行参差调谐以覆盖感兴趣的频率范围,达到寄生耦合以控制带宽。同时,容性寄生贴片末端的延展部分相当于增加了堆栈的寄生贴片,从而实现多频工作。改进的天线形式满足在所有5个频段内的S11＜-10 dB。利用FDTD方法对该天线进行了仿真,仿真结果与实验结果一致。     

用于超高频射频识别的小型宽带高定向天线

基于Moxon天线具有高前后比和小型化的优点,并结合蝶形偶极子天线宽带的工作特性,设计了一款用于超高频(ultra-high frequency, UHF)射频识别(radio frequency identification, RFID)手持读写器的小型宽带高定向平面印刷天线。该天线采用Moxon和蝶形偶极子复合结构,利用平行双线馈电,引入微带渐变巴伦实现馈电平衡。最终天线尺寸为0.34λ₀×0.22λ₀(λ₀为中心频率工作波长),相比微带准八木天线实现了小型化。实测结果表明:在865~1 054 MHz频率范围内,天线的|S₁₁|＜-10 dB,增益均在3.5 dB以上,相对工作带宽达到20%;并且在UHF开放频段902~928 MHz频率范围内,天线的驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)小于1.4,前后比大于15 dB,增益高于5 dB。     

Research on novel multi-layer and multi-polarized slot-coupling planar antenna array

A novel multi-layer planar antenna array to achieve multi-polarized radiation is developed. U-shaped coupling slots are embedded in the ground plane to extend the bandwidth. The phase relation between adjacent elements in the radiation field is analyzed when adjacent elements are fed in opposite phase. Return loss and radiation pattern are measured for a 16-element antenna array at 12.5 GHz. The radiation pattern shows a good agreement with the calculated one in the shape of the main beam. The return-loss of the proposed antenna array is less than -20 dB in the 12.5 GHz frequency band (12.25-12.75 GHz). Because of two feed ports the antenna can transmit arbitrary elliptic polarized waves if the two feed ports have different amplitude and phase. The main factors such as element spacing, substrate medium and manufacturing imperfection are analyzed and the corresponding conclusions are presented.     

毫米波微带双频平面天线阵研究

设计了一种新型毫米波微带双频平面天线阵,该天线阵单元采用凹槽加载中心馈电结构。这种馈电方式恰好等效为在微带贴片上加载了一个电抗,通过调节馈电线的长度,可以获得两个零点,从而使微带天线实现双频工作。基于这种馈电结构和并联馈电网络,制作了平面4 × 4 双频段天线阵。根据实验和仿真结果的比较,二者拟合较好。实测的双频天线阵工作在32.5 GHz和35.7 GHz,天线阵的增益16.25 dB,辐射效率为82%。     

具有双陷波特性的小型Vivaldi超宽带天线

设计了一种具有双陷波特性的小型化Vivaldi天线。通过在天线的辐射贴片上开一对E字型结构和在馈电处开电容性负载环路(capacitively loaded loop, CLL)结构,可以有效滤除无线局域网(wireless local area networks, WLAN)(5.15~5.825 GHz)、卫星X波段(7.25~7.75 GHz)的干扰。天线的工作带宽为3.3～12.8 GHz,天线结构简单紧凑,具有非常小的尺寸,仅为26 mm×13 mm×0.762 mm。从天线的表面电流方面,解释了天线的陷波原理,并且加工了天线实物。实测的驻波比、增益和方向图与仿真结果一致,验证了该天线在超宽带波段内具有良好的陷波特性、增益特性和全向性,可以应用于小型化超宽带系统中。该天线对于设计陷波Vivaldi天线也具有一定的指导意义。     

自适应速变极化天线抗干扰技术

本文分析了天线的极化及其响应,讨论了实现速变极化天线的主要问题,给出了关键部件双圆极化天线的设计和数据以及自适应速变极化天线抗干扰系统。     

FAST宽带双极化多波束馈源设计

双极化和宽带设计可以提高射电天文望远镜的观察效率;多波束技术可以拓宽视场,提高观察速度。利用多个独立的馈源偏焦放置实现的多波束反射面天线,具有结构简单、随频率变化性能稳定等优点。设计了一个针对500 m口径球面望远镜(five hundred meter aperture spherical telescope, FAST)的双极化、宽带19波束馈源,给出了馈源的实现方式和测试结果,利用馈源的幅度和相位辐射方向图,计算了由主动球面形成的多波束瞬时抛物反射面天线的性能。分析了剩余球面由于能量泄露对瞬时抛物反射面产生的影响。该系统级的设计方法及设计结果可为FAST将来的频段更换等升级改造提供设计参考和数据参考。