一种低剖面、低RCS兼具高增益特性的覆层微带天线设计

设计了一种低剖面覆层微带天线,兼具高增益、低雷达散射截面积RCS特性。覆层单元上表面为加载集总电阻的方环贴片,具有吸波和部分反射特性,下表面为"十"字开槽的金属镀层,将覆层与上表面加载同相反射特性的AMC单元的原始微带天线一体化设计,因覆层厚度可作为部分反射路径以及加载同相反射AMC单元,极大降低剖面。另一方面覆层上表面与AMC单元形成Fabry-Pérot谐振腔,改善天线辐射特性。仿真与实测结果表明:相对于原始天线,该覆层天线在整体厚度只有7mm的前提下,反射系数|S11|-10dB带宽由原来的13.84～15.24 GHz稍频偏到13.8～15.36 GHz;增益也得到较好的改善,在14.40～15.42GHz增益提高了3dB以上,最大提高增益6.29dB;天线在6～17GHz频段内有不同程度RCS的减缩,在宽角域内实现了RCS减缩,其中6dB减缩带宽为8.86～13.56GHz,最大减缩量为14.8dB。     

基于辐射散射一体化技术的低RCS贴片天线阵列设计

提出并设计了一种基于辐射散射一体化技术的4×4低RCS贴片天线阵列,该阵列由2种辐射特性相似、反射相位相差180°的天线单元组成。利用遗传算法优化得到散射场在各方向均匀分布的非周期阵列结构,有效减小了天线阵的峰值RCS。仿真结果表明:天线阵列的增益在16dBi以上;法线方向x极化波照射时,单站RCS减缩频带为8～15.9GHz,最大减缩量为17.1dB;y极化波照射时,单站RCS减缩频带为9.5～16GHz,最大减缩量为13.1dB。测试结果与仿真拟合较好。该阵列集超材料和贴片天线于一体,利用天线单元自身相位差有效降低了其RCS值,为降低天线阵列RCS提供了一种新的方法。     

一种新型高增益宽频带微带天线

设计并实现了一种高增益的宽带微带天线。利用加载反射腔技术使微带天线实现了定向的辐射,并采用增加寄生贴片来调节阻抗匹配和改善天线的辐射特性。应用上述原理,设计并实现了一种工作于5.85~7.18GHz的宽带微带天线,在工作频带内,电压驻波比小于2.0,增益不小10.5dB。文中介绍了天线的工作原理和设计思路,并给出了天线的仿真结果。     

基于电阻型频率选择表面吸波体的低雷达散射截面微带天线设计

基于拓扑优化方法设计了一种轻质、宽带、大入射角的频率选择表面吸波体,并将其应用于微带天线以缩减雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)。吸波体在6.3~20GHz频段内的吸收率大于90%,并且在TE和TM两种极化下,当入射角增加至50°时仍保持在80%以上。将该吸波体以盖板形式加载到微带天线,在保证天线原有辐射特性不变的情况下,天线RCS的缩减在6.3~20GHz频带内大于3dBsm,在10.6~12GHz频带(天线工作频段:10.37~10.90GHz)内大于10dBsm。此外,由于选用泡沫材料作为基体,密度仅为0.35g/cm3,加载微带天线后增重很小。实验结果证明:与加载其他吸波材料的低散射截面微带天线相比,该微带天线不仅具有宽带RCS缩减特性,还具有重量小的优势。     

共享孔径超表面设计及其在提升波导缝隙天线辐射和散射性能中的应用

根据平面阵列散射理论和天线共享孔径思想,提出了一种由完美吸波体(PMA)和人工磁导体(AMC)交错构成的共享孔径超表面(SA-MS),可在同一孔径面上同时实现对电磁波的吸收和相位对消。仿真结果表明由于吸波频段与相位对消频段的级联,该SA-MS相比理想导电体(PEC)、PMA、AMC-PEC具有宽带雷达散射截面(RCS)减缩效果。而后将该SA-MS与波导缝隙天线一体化设计并加工,仿真与实测结果表明:与金属面天线相比,SA-MS天线增益提升了3.3dB,同时RCS在5.52~7.51GHz范围内的减缩在6dB以上,减缩带宽达到30.5%,x、y极化条件下最大减缩量分别达到20.5dB和20.2dB,验证了设计的SA-MS对天线的辐射和散射性能均有提升。     

基于超构表面的低散射天线阵列

提出了一种将超构表面与天线阵列组合设计的方法,以同时实现高增益辐射和低背向散射功能。该超构表面由多层金属图案结构组成,对x极化入射波具有透射功能,从而能使天线辐射场低损耗透过;同时,对y极化入射波具有反射相位调制功能,通过将单元按照棋盘格或随机分布排列,可实现y极化入射波的漫散射功能,从而降低天线阵列的后向散射。仿真分析表明,所设计的低散射天线阵列峰值增益为18.8 dB,工作带宽约为12.5%。当探测波为x极化时,10 dB RCS缩减频带为9.5~10.1 GHz,覆盖天线工作频带,最大缩减值为25 dB;当探测波为y极化时,10 dB RCS缩减频带为7.8~12 GHz,最大缩减值高于35 dB。实测结果与仿真分析结果吻合良好。该低散射天线阵列利用超构表面的极化选择特性能实现透、反射功能集成设计,为低散射天线的研究提供了新的思路。     

Φ形多频带小型微带天线的研究与设计

设计了一种新型Φ形结构的多频带小型微带贴片天线,通过改变贴片表面电流路径的方法来实现天线的多频带和小型化。采用基于有限元方法的电磁仿真软件HFSS10.0对所设计的天线进行了仿真。仿真结果表明,当回波损耗小于-10.0 dB时,天线的工作频段分别为2 040~2 210 MHz,2 310~2 530 MHz,3 090~3 360 MHz,4 400~4 700 MHz。与普通的微带天线相比,所设计的天线不仅实现了多频段工作的性能,且其整体尺寸减少了79.17%,从而验证了这种设计方案的有效性。该天线的整体辐射性能良好,且结构简单易于实现,能够满足移动终端内置天线的多频带和小型化的要求。     

基于相位控制超构表面的OAM 阵列天线RCS减缩研究

设计了一款基于相位控制超构表面的低雷达散射截面(RCS)轨道角动量（OAM）阵列天线，该天线由四元缝隙耦合微带天线组成，通过馈电网络为各单元馈送幅度值相等，相位值依次为0°、90°、180°、270°的激励，实现了1模态的OAM辐射效果。根据相位相消减缩RCS的原理，以2种人工磁导体单元为基础，构建了超构表面，以棋盘布阵的形式加载到阵列天线周围，实现了天线RCS的有效减缩。仿真结果表明：阵列天线的工作带宽为4.22~5.16 GHz，增益为8.91 dBi；阵列天线在5.3~7.0 GHz实现了8 dB的RCS减缩，在5.35~6.05 GHz实现了10 dB的RCS减缩。     

Koch分形在圆极化微带天线中的应用

将分形应用于微带天线设计中,方形微带贴片边界为Koch分形曲线形式,同时用探针在贴片对角线上的适当位置馈电,从而实现微带天线的圆极化特性。采用电磁仿真软件CST Microwave Studio?对天线进行了设计,得到了可以工作于GPS系统1228MHz频段的一次和二次分形的圆极化微带天线结构参数。根据设计结果制作了天线样机,并在微波暗室内进行测试,结果表明一次分形和二次分形天线均谐振于1228MHz,相对阻抗带宽、轴比及增益分别为1.5%和1.4%、2.5dB和1.4dB、2.7dB和2.4dB。二次分形天线与一次分形天线相比,轴比特性有明显改善。     

微带天线宽频带小型化研究

通过在微带天线贴片的非辐射边开缝的方法使方形贴片TM11和,TM02两个模式的谐振频率相互靠近,展宽了天线的带宽;而在地板上开十字缝的方法,使天线的电流弯曲,等效电长度增加了,实现了天线的小型化.与传统的正方形微带贴片天线相比,微带天线的面积减小了42%,-10 dB带宽为6.8%.同时,研究了微带天线的几何参数对S1...     

一种基于可重构机理的微带天线RCS缩减技术

提出一种基于可重构机理的微带天线RCS缩减技术,该可重构微带天线的微带贴片和地板全部碎片化,并通过MEMS开关连接.仿真结果表明：在观测频带内,该可重构微带天线RCS峰值较传统微带天线的平均缩减5.8 d B,在典型频点上,最大缩减20 d B,该可重构微带天线在低RCS智能蒙皮天线方面具有较大的研究潜力.     

一种小型化树杈形缝隙Vivaldi天线的设计

设计了一种3.4~7.6 GHz频段的超宽带高增益低交叉极化的小型化Vivaldi天线。该天线是在传统Vivaldi天线基础上引入树杈形缝隙结构设计而成的新型Vivaldi天线。通过在辐射片引入树杈形开缝结构,改善了天线表面的电流,使其汇聚于缝隙附近,从而提高天线的辐射性能,改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽。仿真结果表明该小型天线在3.4~7.6GHz的频率范围内驻波比小于2,以5.4 GHz为中心频点的有效带宽达到4 GHz,在中心频点5.4 GHz增益为6.2 d B且交叉极化低于-20 d B。天线的尺寸仅为30 mm×30 mm。在此基础上加工并制作了天线样件,实测结果和仿真吻合良好,可以应用于无线通信系统中。     

用于金属物体的宽带超高频RFID标签天线

用于金属物体的标签天线一直是RFID标签天线研究的热点和难点,提出了一种新的低剖面用于金属物体的宽带超高频(ultta high frequency,UHF)射频识别(radio frequency identification,RFID)标签天线.采用增加2个耦合的寄生贴片来激发新的谐振波模,极大地改善了RFID标签...     

基于高阻表面微波光子晶体的微带天线设计

利用高阻表面具有明显表面波带隙的特性, 研究微波光子晶体高阻表面结构在中心频率为11.75 GHz微带天线中的应用. 高频结构仿真(HFSS)电磁软件建模仿真结果表明, 微带天线增益提高约为0.6 dB, 低背瓣辐射最大降低约为10 dB, 从而提高了天线的性能.     

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.     

一种新型小型宽带微带天线的设计

随着WLAN与蓝牙技术的发展,2.4 GHz频段越来越受到关注,因此,设计了一种新型的应用于2.4 GHz频段的天线.该天线结构紧凑,可以方便地植入无线通信设备中,有较强的实用性.它通过在矩形微带天线的辐射贴片上加载窄缝隙和一些谐振单元,利用直接或间接耦合作用,来实现微带天线的小型化宽频带.其阻抗带宽达到了885 MHz(2 010~2 899 MHz,回波损耗小于-10 dB),辐射方向图表明该天线性能较好,增益达到了6.7 dBi.     

新型变形开口方环频率选择表面圆极化器的分析与仿真

基于开口方形环频率选择表面(FSS),设计一款新型圆极化器,将线极化波转换为圆极化波.在圆极化器中加入串联双H型耦合枝节,利用有限元仿真软件Ansoft HFSS对圆极化器参数进行仿真和优化.结果表明:3 dB轴比的圆极化器带宽达到25.6%,其中,870~1 080 MHz频带内轴比都小于2 dB,S_2,1都维持在-1.7 dB以上,圆极化器对馈源天线几乎不存在影响;相比于传统圆极化器,设计的圆极化器具有工作频带宽、结构层数少、模型简单及性能稳定等优点.     

翼形地板超宽带（UWB）印刷天线

提出了一种新型结构的共面波导超宽带（UWB）天线.该天线由一个半圆形金属贴片和一个翼形结构的金属地板构成,这种平面印刷结构的天线不但具有超宽带性能,而且体积小、结构简单、加工简便.实测天线的-10 dB反射损耗的频率覆盖范围为3.6～11.0GHz,阻抗带宽达到3倍频.这种天线很适合应用于目前的短程超宽带通信系统.     

一种应用于WLAN/WiMAX的宽带三频天线

文章设计了一款应用于WLAN/WiMAX领域的具有三频特性的微带天线,同时覆盖了WLAN的2.4/5.2/5.8GHz频段和WiMAX的3.5/5.5GHz频段。该天线通过四个半圆环和一个半圆形贴片以及微带线产生两个谐振频率,然后采用带有圆形凹槽的不规则矩形片激发了第三个谐振频率,同时改善了天线阻抗带宽。通过仿真结果表明,天线在三个频段处的回拨损耗均小于-10dB,有较宽的带宽和良好的全向辐射特性。对仿真的天线进行了加工和测试,测试结果与仿真结果大致吻合,具有一定的实用价值。