新型微带反射阵列天线单元设计与研究

采用单层方环和圆贴片的复合结构作为微带平面反射阵列天线的单元,利用Ansfot HFSS仿真软件分析了单元的相移特性,并以此为阵元设计仿真了一个X波段49单元微带反射阵列天线。仿真结果显示,在中心频率10 GHz处,阵列天线的增益达到19.5 dB。在(8.5—11.5)GHz的频带上增益跌落小于3 dB,半功率波瓣宽度为13°,实现了高增益和宽频带性能。     

小型化双频微带阵列天线设计

针对双频工作的无线通信系统的传输要求,提出一种小型化双频微带阵列天线,该天线由4个矩形贴片辐射单元和微带线馈电网络组成.首先设计具有双频工作特性的开槽微带贴片单元,其馈电采用偏心侧馈的方式,可通过贴片尺寸与开槽的长度对2个工作频率进行独立调节;然后设计一分四等分功率分配器,作为阵列天线的馈电网络;最后,利用该馈电网络将等间距分布在同一直线上的4个结构相同的微带贴片单元连接,构成中心馈电的四元微带阵列天线,并利用三维电磁仿真软件对该阵列天线的性能进行仿真与优化,结果表明其在2.3 GHz和2.6 GHz 2个工作频段内可满足小型化双频带覆盖的技术要求,并具有较好的增益和方向性.     

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。     

一种新型超宽带对跖Vivaldi天线

设计了一款新型超宽带对跖Vivaldi天线。该天线介质板两侧采用相同的金属辐射贴片结构,并在主轴方向加载梯形介质基板,进而改善了天线的电场分布,将电场有效地约束在主轴辐射方向,从而提高了天线的定向辐射特性。实测结果与仿真结果基本吻合,该天线在2.5~40 GHz频率范围内电压驻波比小于2,增益为1.8~8.9 d B。此外,E面方向图保持良好的对称性,增益峰值偏移现象得到明显抑制,具有辐射方向性好、增益高、主瓣宽度窄、交叉极化比小等优点。     

一种小型化宽波束的零阶谐振贴片天线设计

提出了一种小型化宽波束的零阶谐振贴片天线。该天线通过在圆形微带贴片天线四周中心对称的加载蘑菇型零阶谐振结构,将圆形贴片激励的TM01模和蘑菇型贴片激励的ZOR模叠加,在实现天线小型化的同时展宽了天线的波束。仿真结果表明:设计天线中心频点处的E面和H面半功率波瓣宽度分别为114.7°和144.7°,与原始圆形微带贴片天线相比,新天线E面和H面的半功率波瓣宽度分别展宽了66.5%和60.1%,谐振频点从14.04GHz降至7.32GHz,电尺寸由1.9λ×1.9λ×0.1λ缩减至0.9λ×0.9λ×0.01λ,实现了52.1%的小型化效果,仿真和实测结果取得了一致,验证了设计的正确性。     

一种宽带高增益微带阵列天线

本文提出了一种应用于WLAN的宽频带微带阵列天线。该天线在回损小于-15dB时带宽为900MHz。在5.15GHz时上述天线的在E面的增益为23.50dBi,在5.60GHz时H面增益为25.05dBi。文中给出了天线结构的分析。仿真与实测的反射系数、辐射模式和增益的测试数据吻合。     

基于超表面的双频双波束端射天线

本文提出了一种基于超表面（Metasurface,MS）的双频双波束端射天线。该天线由馈电单元和超表面构成,馈电单元由两个印刷偶极子天线组成,超表面单元为刻蚀了环形缝隙的金属贴片。通过加载超表面,实现了双频工作,拓展了工作带宽,提高了波束增益,并且在两个频段内都实现了可单独控制波束指向的双波束。结果表明,天线的谐振频率分别为57 GHz和66 GHz,对应的最大辐射波束分别指向（φ,θ）=(164°,90°),（196°,90°）和（φ,θ）=(158°,90°),（202°,90°）,增益可以达到8.2 dBi。     

宽频带高增益微带天线阵的设计

设计了一种中心频率为12.4 GHz具有宽频带高增益特性的16单元微带天线阵。采用两层介质板中间夹一层空气层、附加寄生贴片和引入探针等来展宽天线带宽;运用盒状反射板改善天线增益;对展宽带宽和提高增益的设计与传统设计方法做了对比分析。经电磁仿真软件Ansoft HFSS仿真实验并对实物天线进行测试得:相对带宽为24.91%,增益为19.31 d B,E面半功率波瓣宽度16.8°,H面半功率波瓣宽度17°。     

FRC分形微带阵列天线研制

 基于矩量法分析FRC（fractal rectangular curve）分形天线,并用Designer 仿真软件进行验证,两者结果基本吻合,对比FRC 分形前后的性能,在驻波与辐射性能相同的情况下,FRC 分形有效减小了天线尺寸。设计32 个单元的微带阵列天线,该阵列天线采用泰勒分布、不等相馈电,实现了高增益、低副瓣的扇形波束,并使波束指向偏离法线47°。经过测试,微带阵列天线波瓣宽度为5°,副瓣低于-20 dB,交叉极化低于-20 dB,验证了矩量法的分析结果。     

改进的道夫-切比雪夫加权的波束形成方法

在阵列信号处理中端部激励状态最易发生变化,影响信号处理效果.为此,提出一种改进的道夫-切比雪夫加权的波束形成方法,成功地降低了阵列的端部灵敏度,它是传统道夫-切比雪夫加权方法的改进.它继承了道夫-切比雪夫加权的优点,即:在给定旁瓣高度的要求下获得最窄的主瓣;在给定主瓣宽度要求下获得最低的旁瓣.同时规定参数把波束分成了均匀旁瓣与下降的旁瓣2个区,从而降低了阵列端部灵敏度.     

1．8GHz微带平衡巴伦馈电印刷偶极子天线

为实现天线的小型化,借助ADS2009电磁仿真软件,设计了一种1．8GHz微带平衡巴伦馈电印刷偶极子天线。样机测试结果显示,该天线相对带宽为15．54％,增益为2．16dB,输入阻抗为49．37＋j1．605n,3dB波瓣宽度为78．8°。实测特性阻抗、回波损耗特性、E面水平极化方向及Ⅳ面垂直极化方向等电磁辐射性能与仿真结果基本相符。该天线可独立使用,或作为大型天线阵的辐射元。     

用于射频识别的低旁瓣圆极化微带天线阵

介绍一种工作于2.45 GHz射频识别（RFID）读卡器微带天线阵的设计与测试结果.该天线结构简单,具有低旁瓣与圆极化特性.实测旁瓣电平为-23.2 dB,VSWR≤2阻抗带宽约130 MHz（2.44～2.58 GHz）.这些特性能较好地满足RFID天线的要求.     

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.     

小型方向图可重构四单元缝隙天线的设计

提出一种小型方向图可重构天线.该天线是由4个缝隙单元组成的平面阵列,单一的缝隙单元能产生定向辐射方向图,且最大辐射方向是接近缝隙的开口端.将4个PIN二极管集成在4个缝隙单元上,通过4个二极管开关的导通与断开组合成不同的模式,使天线在xoy平面上获得8个定向和多个全向的辐射方向图.仿真结果表明:该天线的定向最大增益为2.90 dBi,全向最大增益为1.38 dBi,半功率波束宽度平均值为136°.该天线是半径为31 mm的圆,体积小,制造成本低,且满足无线通信频段2.40~2.50 GHz,适用于无线局域网(WLAN)等无线通信领域,可以降低多径衰落的影响,提高数据的传输速率.     

一种适用于火灾检测的低旁瓣共形天线

设计一种应用于33 GHz频段具有金属栅格的天线阵列,通过泰勒线源激励幅度的设计方法引入栅格结构,用来减少天线的旁瓣电平,加强了天线的抗干扰能力.最终的天线阵列由6个天线阵元在y轴方向上叠加而成,叠加后天线阵列辐射能力得到了增强.最后通过电小平面分析法对栅格天线进行了共形,从而减少天线的体积,并且使天线阵列更好地贴合检...     

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Ku波段宽带微带天线的设计

文章给出一种新型结构的Ku波段宽频带微带天线的设计方法。在接地板上开H型缝隙进行耦合馈电,并在辐射贴片表面开矩形缝隙以扩展带宽,在天线的底面加反射板以提高增益、改善天线方向图的前后比性能。用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果表明该结构天线具有良好的宽频谐振特性,其回波损耗小于-10dB,阻抗相对带宽高达39.8%,交叉极化电平小于-28dB,前后比优于19dB。     

人工表面等离激元馈电的宽带低旁瓣全角度波束扫描天线

提出了一款人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线。采用人工表面等离激元馈电卵圆形辐射贴片阵列和对跖Vivaldi辐射器，在快波区激发高次谐波实现漏波辐射，在慢波区呈现低损耗能量传输效果激励对跖Vivaldi的端射模式，从而实现了在4~12 GHz（相对带宽100%）内全角度（180°）波束扫描。进一步，通过对卵圆形辐射贴片进行锥形排布降低了天线在漏波辐射时的旁瓣水平。仿真结果表明，所设计的全角度波束扫描天线能够在4~12 GHz内旁瓣水平均在-10 dB以下。该天线在雷达探测、目标跟踪等应用场景具有重要应用潜力。     

一种基于环状介质缩窄波束宽度的微带天线设计

针对现有的微波探测模块工作天线在不同环境中应用能力有限等问题,提出了一种基于环状介质缩窄波束宽度的微带天线。天线的工作频率为10.525 GHz,采用在天线上方一定的距离处加载高介电常数介质圆环的方式,有效缩窄了探测波束。通过灵活调整介质圆环与天线的距离,微带天线会得到不同的波束缩窄效果,仿真结果显示,微带天线E面和H面半功率波束宽度分别为26.0°和30.7°,相比初始天线缩窄了68.8%和60.9%,最高增益可提高6 dB。