新型加载宽带线天线研究

针对无线通信系统的需求,提出了一种新型的小型化宽带天线--加载宽带线天线.对这种新型天线进行了分析,给出了天线的设计思想和设计方法,通过仿真手段详细讨论了天线的各个结构参数对于性能的影响,并详尽分析了天线的阻抗和辐射特性,分析结果表明这种新型宽带天线具有较宽的阻抗带宽和水平全向的方向图.最后给出了天线的实物模型和天线的实测性能,实测小于-10 dB的频率范围为153 MHz～475 MHZ,与仿真结果基本吻合.这种新型加载宽带线天线的结构和电特性决定了其非常适用于移动通信终端设备,作为手.持终端天线和车栽天线具有广阔的应用前景.     

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.     

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.     

毫米波FPA成像系统馈源天线研究

毫米波焦平面阵列（focal plane array,FPA）成像系统中,馈源天线的排列密度是决定系统空间采样率的主要因素。提出了一种新型结构的介质棒天线,相对于其他馈源天线,它具有宽频带、低副瓣、低互耦和低交叉极化,通过改变长度而不是横截面来改变天线增益等优点,易于排成紧密的馈源阵列,以更低的溢出损耗实现对透镜或反射面天线的有效照射。通过详细的理论分析、仿真和优化设计,研制了介质棒天线及其阵列并将其应用于毫米波FPA成像系统中。该系统可用于探测人体隐匿物品,成像效果较好。     

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。     

共口径双波段波导缝隙阵列天线设计技术

通过对共口径双波段天线的研究,提出了一种新型共口径双波段波导缝隙阵列天线设计方法。该方法适用于设计由工作于不同波段的两个脊波导缝隙阵天线同层间隔排布组成的高性能天线,特别适用于小型双波段雷达天线设计。详细描述了如何减弱两个波段相互干扰对天线性能的影响。最终通过一个Ku/Ka共口径双波段波导缝隙阵列天线设计与测试,其测试结果与仿真结果吻合度高,验证了设计方法的正确性。     

空域滤波增益可调节的定向性均匀圆形阵列波达角估计

针对定向性均匀圆形阵列因单元天线的位置、主瓣指向及方向函数等因素造成信号来波落入天线旁瓣或零陷内, 从而导致部分单元天线接收的信号信噪比低、信息失效的问题, 首先研究了定向性均匀圆形阵列天线的方向性增益及功率波束角, 随后进一步分析了连续激励在定向性均匀圆阵远场的幅频响应, 最后提出了一种与波数无关的基于半功率波束宽度、增益可调节的空域滤波波达角估计模型。仿真实验结果表明, 与其他模型相比该模型在低信噪比下具有估计精度高、参与天线少的优点。与传统的定向性波达角估计模型相比, 当信噪比为-20 dB时, 该模型的临近空间角度分辨力明显优于前者, 并且随着可调节滤波增益至10 dB, 其临近角度的峰值隔离度可达65 dB。     

具有介质覆盖层的微带贴片天线方向性研究

对增加放置在法布里-珀罗谐振腔内的微带贴片天线方向性系数进行了系统的研究。仿真表明,采用介质覆盖层后天线的方向性增加了近11dB。在此基础上,分析了天线电场分布,提出了在覆盖层的不同位置采用不同的介电常数能够使相位分布曲线更加均匀的理论,从而使方向性又增加1dB。分析并给出了采用平面的介质覆盖层（dielectirc superstrata, DS）和渐变介电常数覆盖层的贴片天线方向性系数的仿真结果,并分析了天线口面的辐射效率。     

基于连续波干涉仪系统的高隔离度天线

针对连续波干涉仪系统中对收发天线的布阵要求及高隔离度要求, 设计了一款工作于X波段的串馈形式的微带天线阵列, 并将其排布成1发5收形式的收发天线阵列。基于干涉仪原理, 通过长短基线结合方式兼顾宽范围测向不模糊和高精度测角。同时, 通过天线布局优化法、阻挡法、铺设吸波材料法等, 将收发隔离度由52 dB提升至79 dB。所提出的高隔离度收发天线阵列在连续波干涉仪系统中具有良好的应用前景, 所采用提高隔离度方式在优化收发天线隔离度时具有一定的推广性。     

基于多任务学习方向图可重构稀疏阵列天线设计

方向图可重构天线能够根据实际需要实时改变阵列天线的方向图,稀疏天线阵在满足方向图要求的前提下可以有效降低天线设计的复杂度。提出了一种基于多任务学习的方向图可重构稀疏阵列天线设计方法。将稀疏阵列优化设计及其方向图综合问题转换成为稀疏矩阵的线性回归问题,利用多任务学习能同时对多个相关任务优化学习的特性,建立了多个方向图联合赋形的多任务学习模型。通过迭代收缩阈值的方法,对多任务学习问题进行优化求解,使得阵列天线能够使用更少的阵元实现多个方向图的重构。仿真结果表明,该方法可以生成相同阵列结构的稀布天线阵,并通过动态改变其权值向量,实现多个方向图的精确赋形。     

用于调频连续波雷达系统的宽带高增益天线阵设计

为满足调频连续波雷达系统终端天线对宽频带高增益指标的需求,设计了一款蝶形印刷偶极子天线阵,使用平行带线馈电网络进行连接,并利用巴伦结构将平行带线变换到50 Ω同轴馈电接头。阵元采用宽偶极子渐变结构以增加带宽,并组成4×4平面天线阵以提高增益。馈电网络采用不等功分和多节阻抗匹配设计,可抑制天线阵副瓣并展宽带宽。对天线进行了实物加工和测试,结果表明在3.8~6.6 GHz频率范围内天线阵回波损耗大于10 dB,相对带宽达到54%,在该频段内天线增益在15 dB以上,最高增益达17 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.     

加载复合平面的缝隙天线RCS特性研究

分析了人工磁导体和理想电导体复合表面对入射电磁波反射相位相差180°的特点。通过合理设计两个表面的比例,可以实现复合平面结构后向电磁散射的抑制。将该复合表面应用于缝隙天线的设计,达到了在不影响天线辐射效能的同时减少雷达反射截面积(radar cross-section, RCS)的目的。实测结果表明,加载复合表面的缝隙天线在设计频带内的RCS减少了10~15 dB,进一步验证了复合平面对后向电磁散射的抑制效果。     

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。     

赋形开槽天线研究

本文介绍了一种新颖的开槽天线,这种天线是在矩形金属波导的宽边金属壁上按一定的口面辐射要求开出一条连续的长槽。它形成的口面辐射具有H面的倾斜波束、滚动面(准E面)的宽波束。它有许多独特的性质。文中给出了这种天线的分析和综合方法,并介绍了赋形开槽天线作为一种弹上天线的应用实例。     

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%。     

单元极化对共形阵峰值副瓣电平影响的研究

本文研究了单元极化对共形阵副瓣电平的影响，运用一致性几何绕射理论给出了金属圆柱上任意单元极化辐射场的计算方法。对共形天线阵列的副瓣电平进行了仿真数值计算，得出了一些有意义的结论。