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。     

60 GHz低损耗宽带的超表面天线阵列

研究一种基于超表面的60 GHz 1×2宽带天线阵列.为降低传输损耗,天线阵列由间隙波导功分器馈电,间隙波导传输线两侧放置电磁带隙结构,能量通过缝隙与顶层超表面耦合,从而向空间辐射.天线阵列安装在Rogers 4350b介质基板上,由超表面辐射器引入的准TM₃₀谐振模式与缝隙辐射单元的本征模式结合,从而拓展天线带宽,改善天线增益.研究结果表明:天线阵列-10 dB |S₁₁| 带宽仿真结果为49.3~65.0 GHz,实测结果为48.5~64.8 GHz,覆盖57.0~64.0 GHz范围的无授权毫米波通信频段;在匹配带宽内,天线的最大增益为11.8 dB,3 dB增益带宽为15%.     

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。     

一种新型的蝶形微带阵列天线

本文提出了一种用于WiMAX的新型蝶形微带阵列天线,天线的频带宽度为5.3～5.9GHz,仿真与实测结果很吻合。在E面实测天线最大增益在5.5GHz时达到22.55dBi,H面在5.9GHz时达到最大增益6.53dBi。天线的尺寸为354×50mm2。     

一种圆极化微带阵列天线设计

设计了一种新型U型开缝圆极化微带天线,天线分为辐射贴片层、缝隙层、反射板。通过等幅度90°相位差的功分器馈电方式,有效的增加了天线的轴比带宽,首先给出了天线单元的轴比、驻波、方向图仿真结果,然后对4×16阵列进行了加工测试,结果显示轴比AR3dB的带宽为24.5%,驻波小于2的带宽为27%,带宽内(4.3GHz～5.5GHz)增益大于19.6dB。     

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。     

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。     

一种用于产生OAM波束的集成圆极化天线阵列

提出了一种在S波段内产生轨道角动量(OAM)波束的集成圆极化微带天线阵列.天线采用同轴馈电的方式.为了获得良好的圆极化特性,利用CST软件对天线结构参数进行了仿真优化分析,最终确定天线整体尺寸为0.416λ_0×0.416λ_0×0.026λ_0,3-dB轴比带宽为3.79～3.85 GHz,S_(11)-10 dB的工作带宽为3.74～3.96 GHz.该天线结构简单紧凑,易于实现.天线阵列由6个相同的圆极化天线组成,相邻阵列单元沿顺时针方向旋转60°,通过仿真和实验结果得知,在对阵元进行等幅、等相位的馈电的条件下,该天线阵列能够产生模态l=-1的OAM波束,这能够有效避免复杂馈电网络结构的设计.     

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。     

用于WiFi/WiMAX新型双极化微带天线阵列

本文提出了一种用于WiFi/WiMAX新型双极化微带天线阵列.天线的工作频带为2.380～2.535GHz,天线尺寸为273×225mm2.端口1在2.46GHz对E面的最大增益为17.51dBi,端口二在2.50GHz时的最大增益为17.46GHz,隔离度大于22dB.     

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。     

C波段小型化宽带双圆极化微带阵列天线设计

设计实现了一种工作在C波段的2×2的宽带小型化双圆极化微带阵列天线.通过多层结构和支节匹配技术,拓展带宽;T型功分器顺序相差馈电形成馈电网络且左右旋馈电网络分层排布,实现小型化.实物测试结果表明,该天线VSWR2的阻抗带宽达39.5%,左旋和右旋3 dB轴比带宽均达到28.6%以上,在工作频带3.4～4.2 GHz内,左旋和右旋增益均在10 dB以上,天线阵列尺寸仅为1.27λ_0×1.27λ_0×0.1λ_0.实物测试结果与仿真结果吻合良好.     

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BST薄膜移相器的双频相控阵天线

为减小无源相控阵列天线的尺寸,提高阵列天线的转向能力,对以铁电薄膜移相器为移相单元的相控阵列天线进行了研究,提出了一种工作于15 GHz与18 GHz的双频1×4扇形微带贴片天线阵模型.该天线阵由共面叉指电容波导型铁电薄膜移相器、扇形微带天线及天线阵列组成.利用全波电磁仿真软件HFSS,通过改变钛酸锶钡(BST)铁电薄膜的介电常数,模拟加载不同偏置电压情况下BST薄膜移相器的相移特性,调试天线阵辐射转向角,实现了天线阵±22°转向,有效提高了天线阵列的转向能力.通过使用钛酸锶钡薄膜新型铁电材料,实现了天线阵列尺寸的缩小.     

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...     

多天线无线信道探测器及室内信道分析模型

为了准确描述多天线(multiple input multipleoutput,MIMO)宽带无线信道特性,设计了射频中心频率为3.52 GHz,带宽为20MHz的7×7 MIMO无线信道探测器。为了减小无线信道探测器中天线阵列辐射的方向特性对测量分析结果的影响,该文在暗室中对天线阵列的方向特性进行了测量,并建立了在使用较小的暗室、天线尺寸不可忽略的情况下,校正天线方向图的模型。此外,还建立了当室内反射物与接收天线阵列距离较近时,计算电磁波到达方向(DOA)的分析模型,给出了测量与分析的示例。仿真结果与测量结果表明,所建立的室内近距离模型比远距离模型估计更为准确。     

阵列结构的微带天线

本文设计了4×4阵列微带天线,天线中心频率在5.5GHz,带宽是200MHz,增益达到19dBi以上。天线尺寸为180×109mm2,该天线在无线接入网领域将有很好的应用前景。     

应用于WLAN的双频微带天线

本文提出了一种应用于WLAN的双频微带天线,工作于2.4GHz和5.8GHz。采用阵列天线,设计的结构进行优化仿真。仿真结果分别在2.32～2.51GHz频段和5.12～5.9GHz频段内,带宽分别达到了180M和900M,覆盖了无线局域网（WLAN）频段。     

多天线无线信道探测器及室内信道分析模型

为了准确描述多天线(multiple input multiple output,MIMO)宽带无线信道特性,设计了射频中心频率为3.52 GHz,带宽为20MHz的7×7 MIMO无线信道探测器。为了减小无线信道探测器中天线阵列辐射的方向特性对测量分析结果的影响,该文在暗室中对天线阵列的方向特性进行了测量,并建立了在使用较小的暗室、天线尺寸不可忽略的情况下,校正天线方向图的模型。此外,还建立了当室内反射物与接收天线阵列距离较近时,计算电磁波到达方向(DOA)的分析模型,给出了测量与分析的示例。仿真结果与测量结果表明,所建立的室内近距离模型比远距离模型估计更为准确。     

2.45 GHz紧凑型微带整流天线阵列

为了提升整流天线的微波功率容量与直流输出功率,本文提出了一款基于肖特基二极管的紧凑型微带整流天线阵列,工作频率为2.45 GHz,采用HSMS-2700肖特基二极管作为整流器件,并采用倍压电路提升功率容量与直流输出功率。在输入微波功率2 W时,单支整流电路的最大输出直流功率为0.93 W。将整流电路集成到贴片天线后,形成整流天线阵列。结果表明,天线阵列最大可输出14.03 W的直流功率,尺寸为217 mm×275 mm×2 mm。整流天线阵列结构紧凑,输出直流达到了117.6 mW/cm~3。