低副瓣边馈微带天线阵列设计

在实际应用中要求微带天线具备高增益、低副瓣、波束控制等特性。基于角馈方形微带贴片阵列天线的理论分析,采用中心短路、边缘馈电的方式设计了低副瓣ku波段单脉冲微带平面天线阵列。经测试所设计的10×10单元单脉冲微带天线阵的副瓣电平达到了-19.5dB。结果证明该设计方法对高增益单脉冲天线设计是有效可行的。     

V 频段星载宽角扫描圆极化阵列天线设计

提出一种应用于V频段卫星通信的旋转圆极化阵列天线,阵元为圆极化微带贴片,其波束扫描状态天线轴比利用调整阵元激励幅度和激励相位的方法进行优化,从而保证该天线具备宽角扫描性能,建立8×8阵列天线模型,选取φ=0°、φ=45°平面进行仿真验证.仿真结果显示,60°扫描范围内优化后,天线在给定波束指向上轴比可实现0dB,波束指向60°时天线增益、副瓣电平及后瓣电平可分别实现18.7、-22.3和-12.0dB,比线极化单元形式分别提高4.0、2.4和10.1dB.该天线在宽角扫描状态具备优良的圆极化天线性能,能够较好地满足卫星通信应用需要.     

基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计

为了克服毫米波频段传统多波束阵列天线损耗高、效率低以及等幅激励情况下副瓣电平较高的问题,该文提出了一种基于间隙波导技术的低副瓣多波束阵列天线设计方法。首先,设计了基于巴特勒矩阵的双层多波束馈电网络拓扑结构,将传统巴特勒矩阵的4个输出端口与不等功分器相连,拓展为8个输出端口,实现输出功率的重新分配,以达到低副瓣设计的目的。接着,设计了基于脊间隙波导的双层和单层定向耦合器、交叉结和不等功分器,完成了低副瓣多波束阵列天线的整体设计。最后,进行了天线实物加工和测试,测试与仿真结果较为吻合,副瓣电平得到了有效降低,验证了所提出的低副瓣多波束阵列天线的性能。     

C波段低副瓣定向微带阵列天线的设计

文章提出了一种工作在C波段基于切比雪夫分布的不等分馈电网络所设计的8×4定向辐射阵列天线，主要根据切比雪夫加权函数针对线阵所对应的馈电网络实施了同相不等分的电流分配，形成了一分八的功分器作为馈电网络结构，同时采用串并联混合馈电网络，降低了传输损耗，减小了占用空间。测试数据表明，在4.84 GHz处，阵列天线的增益大小是15.56 d Bi，对应的E面和H面的副瓣电平大小分别是-24.12 dB和-24.97 dB。实现了微带阵列天线高增益、低副瓣和指向性好的要求。     

基于SIR结构的毫米波汽车雷达天线阵列设计

为了提高汽车雷达天线阵列的增益,使形成窄波束辐射,设计了一款工作在24.000 GHz的阶梯阻抗谐振器(stepped impedance resonator,SIR)微带阵列天线。天线阵列采用两级低损耗T型结功率分配器和四分之一波长微带阻抗变换器馈电,将四个SIR线阵单元组成天线阵列。通过增加SIR微带贴片的数目来提高阵列天线的增益,调整SIR的尺寸以控制工作频带,利用功率分配器进行阻抗变换和波束宽度控制。天线阵列的峰值增益可达到21.67 dBi。在中心频率24.125 GHz上,XOZ面的主瓣宽度为10°,YOZ面的主瓣宽度为17°,旁瓣抑制度为11 dB。该阵列天线面积小、增益高、波束窄、旁瓣电平低、后向辐射小,适用于汽车雷达系统。     

顺序旋转子阵构建变极化单脉冲天线

基于电磁波极化合成理论,设计了一种Ka波段变极化单脉冲微带阵列天线.该天线可由多个顺序旋转的线极化子阵组成,通过改变各个子阵的激励相位实现极化捷变.仿真和实测结果表明,三子阵及四子阵的圆极化纯度较高,和波束波瓣宽度内交叉极化大于20dB,轴比小于3dB;差波束双峰不平度小于1dB,零值深度大于30dB.     

易于集成的高增益双环形印刷天线

 提出一种高增益、共面带状线（CPS）馈电的双环形印刷天线.该天线具有10.8 dB的高增益,在一定的功率密度下可以接收到更多的功率.交叉极化低于-38 dB,同时波瓣宽度大于70°,从而避免了严格的主波束校准问题.该天线适用于迅速发展的无线通信系统.为了便于测试,为天线设计了CPS 微带线巴伦.实测与仿真结果比较吻合.     

一种新型高增益贴片天线阵的研制

利用光子晶体可以抑制基板表面波传播来提高天线增益的基本思想,改进设计了一种高增益多层耦合贴片天线.天线采用悬置耦合馈电方式,使馈电电路与辐射元分离,减小了馈电电路对辐射元性能的影响,从而便于在阵列中的应用,同时,通过在覆盖层加载基底钻孔型PBG结构,使单元天线增益可以达到11.54 dB,相比普通单层微带贴片天线,增益提高了8.68 dB.在此基础上,采用均匀等辐并联馈电网络,实际制作并测试了一个4×4元高增益微带贴片平面天线阵.测试结果表明:天线阵在12.0-13.0 GHz的频带内均满足驻波比小于2.0(VSWR<2.0);在中心频率12.5 GHz处,天线阵增益可以达到22.23 dB,副瓣电平小于-13.5 dB,相对于普通4×4元微带贴片天线阵,增益提高了近一倍,这样的结构在平面天线阵小型化领域应用前景广阔.     

基于二叉分形树的宽带微带天线

采用二叉分形树结构设计了一种具有宽带特性的新型微带单极子天线。为获得宽带特性,综合应用基于时域有限差分算法的全波电磁场仿真、网络并行计算和遗传算法的天线自动设计技术对该分形微带天线进行了优化设计。根据设计结果加工制作了天线模型并进行了性能测试,测试结果同仿真计算吻合良好,并表明该天线的 <-10dB阻抗带宽达到了42.8%（从2.45GHz到3.80GHz）。     

应用于WiMAX的高增益阵列天线

应用于WiMAX的高增益微带阵列天线,该天线由128个阵子组成。阻抗带宽频率在3.25GHz~3.82GHz之间,回波损耗小于-15dB,驻波比小于1.43。频率为3.8GHz时测得天线的最高增益达为25.15dBi。量测结果显示天线宽带匹配阻抗,稳定高增益。无论是在E面和H平面阵列天线测量和模拟结果是一致的。     

一种波束可调的平面印刷八木天线

利用八木天线的高定向性, 设计了一种6个方向波束可调的平面八木印刷天线. 天线的主辐射振子采用新颖的梯形结构来增加工作带宽, 将其两臂置于介质板两侧, 仅需在地板上的每个辐射振子臂与地板之间加载一个PIN(positive-intrinsic-negative)二极管开关, 就可控制天线单元的工作状态, 即天线的辐射方向, 而无需专门设计偏置电路. 测试结果与仿真结果吻合较好, 研究结果表明天线输入端反射系数小于−10 dB带宽为400 MHz. 在30°, 90°, 150°,210°, 270°, 330°等主辐射方向上可重构天线增益为7.5 dB, 半功率波瓣宽度小于60°. 该天线能够实现6个不同方向的扫描,具有良好的方向性,可用于小基站或其他无线通信系统中.     

一种基于DGS的分形微带天线的设计

将地面缺陷结构(DGS)引入微带天线的设计中,原本分形微带天线在5~20 GHz频带范围内有4个谐振频率点.由于DGS缺陷结构可以有效抑制天线的高次模,该新型结构在5~20 GHz频带范围内得到了两个谐振频率点,并使得天线的增益在引入DGS结构后提高了大约2 dB.     

一种基于康托集分形的超宽带陷波天线的研究与设计

提出了一种共面波导馈电的超宽带陷波天线.该天线采用康托集分形辐射单元,有效增加天线的阻抗带宽,使所设计的天线满足超宽带通信的需求.为了避免超宽带天线与传统的窄带系统之间的干扰,在共面波导接地面的顶部刻蚀一个U形槽,从而在5.1～5.9 GHz产生一个陷波特性,有效避免超宽带系统与窄带系统之间的干扰,实现超宽带系统与WLAN和WiMAX系统的协同工作.利用高频结构软件HFSS对设计的天线进行仿真分析,结果表明,在3.1～10.6 GHz频带范围内所设计的超宽带天线的回波损耗小于10 dB,并在5.1～5.9 GHz范围内回波损耗大于10 dB,实现了超宽带系统与IEEE802.11 a(5.1～5.9 GHz)的协同通信.     

AWE技术加速计算圆环天线的宽带响应

将函数有理逼近方法运用到电磁散射领域中，基于矩量法(MOM)并结合渐近波形估计(AWE)技术快速预测圆环天线的宽带响应。首先由MOM求得给定频率下的电流分布，然后利用AWE技术外推，从而快速预测出任意频率下的电流分布，最后计算出圆环天线的宽带响应。结果表明AWE技术不但能准确地逼近MOM的精确数值解，还可几倍甚至几十倍地提高计算速度，大大地节约CPU时间。     

RFID标签用缝隙天线分析与设计

分析了缝隙弯折次数、高度、位置、宽度和缝隙平片大小对缝隙天线谐振特性的影响.仿真结果显示,缝隙的弯折次数和高度对其谐振频率影响显著.最后,提出了一款UHF射频识别标签用的缝隙天线,制作了相应的实物天线.仿真与测试结果说明所设计的天线基本满足RFID标签应用要求.     

一种基于Minkowski分形边界的小型化宽频蝶形天线

利用Minkowski分形边界结构,设计了一款面向全球定位系统应用的宽频带蝶形天线.通过对不同迭代次数的分形天线进行仿真对比,选取2次迭代的分形结构设计了工作于GPS波段的蝶形天线,加工制作出该天线并对其进行测试,测试结果和仿真结果吻合较好,从而验证了设计方法的正确性.与具有相同谐振频率的方形贴片天线相比,该天线面积缩减了约28.7;,这说明分形结构的空间填充性可以用来增加天线辐射单元的有效电长度,实现天线的小型化设计,而且分形结构的引入对天线的方向图特性没有影响.     

基于Hilbert分形结构的RFID标签天线

提出了一种基于Hilben分形结构的射频识别（RFID）标签天线的尺寸缩减设计,通过矩量法仿真,给出了Hilbert标签天线的谐振频率、方向图以及天线效率,并制作了一维Hilben标签天线实物进行测试．仿真和实测结果表明,Hilben分形结构天线的空间填充特性可有效转化为标签天线的尺寸缩减特性,而且一维Hilben标签天线具有更高的天线效率．     

双极化圆柱介质谐振器天线设计与实验研究

全极化数字相控阵天线具有波束扫描灵活、抗干扰能力强的优点,已成为以飞行器为载体的雷达天线领域的发展趋势之一。考虑到安装平台的限制,天线单元是相控阵天线的关键部件,研制适合工程应用的双极化天线单元具有重要意义。提出以双极化介质谐振器天线为全极化数字相控阵天线单元的设计方案;该方案具有辐射效率高、结构简单、易于馈电、体积小、极化端口隔离特性好等性能。设计了一种带有金属反射板的双极化圆柱形介质谐振器天线单元,采用全波电磁仿真软件对天线单元进行设计和优化,开展了天线单元的加工和性能测试工作。在4.95~5.05 GHz的带宽内,驻波比均小于2;天线的极化端口隔离度约为-20 d B;测试的天线波束宽度约大于80°,增益约大于6 d B,交叉极化电平约为-20 d B。天线的性能达到预期的指标要求,适合于实际工程应用。     

检测GIS局放的Hilbert分形天线及便携式监测系统

根据超高频分形天线设计的原理,采用平行传输线的电感等效方法分析了Hilbert分形天线阻抗特性,设计出了应用于检测气体绝缘组合电器(gas insulated substation,GIS)局部放电的3阶Hilbert分形天线;采用Hilbert分形天线和微带天线,对金属突出物缺陷产生的局部放电进行了测量,实测结果表明,该天线特性良好,可用于GIS局部放电在线监测;应用Hilbert分形天线和LabVIEW建立了便携式GIS局部放电在线检测及定位系统,进行的局部放电源定位精度满足现场定位要求.