一种强互耦阵列天线的校正方法

Vivaldi天线因具备优异的宽带扫描性能,被广泛应用于雷达、无线通信、测向系统等领域.由于Vivaldi天线单元组阵后存在强电磁耦合作用,使阵列方向图失真引起波束指向偏差,影响测角精度.针对相控阵天线单元间由于互耦引起阵列方向图失真,导致阵列天线波束指向产生偏差这一问题,提出了一种基于最小二乘互耦矩阵的相位校准方法对波束指向进行校正,最后采用了一组X波段的16单元Vivaldi阵列天线进行仿真实验.仿真实验结果表明,针对Vivaldi天线阵列在强互耦情况下波束指向存在偏差这一问题,该校正方法可以对该阵列天线波束指向偏差进行有效校正,为工程应用奠定了理论基础.     

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.     

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.     

基于非对称U型槽的GPS微带天线设计

针对GPS接收机天线的发展需要,结合目前宽频化与圆极化微带天线的设计技术,提出了一种基于非对称U型槽的GPS微带天线。利用在辐射贴片上加载非对称U型槽缝,实现了圆极化与宽频化设计。重点分析当天线左右槽缝长度做非对称变化时,对天线轴比(axial ratio,AR)和圆极化等性能参数的影响。天线仿真及测试结果表明,3 dB圆极化带宽为21 MHz(1.562～1.583 GHz),在中心频率处的右旋圆极化轴比为1.19 dB,天线E面(φ=0°)与H面(φ=90°)的3 dB空域覆盖分别达143°(-76°～67°)和176°(-90°～86°),且右旋圆极化(right-handedcircular polarization,RHCP)电平均大于其交叉极化左旋圆极化(left-handed circular polarization,LHCP)电平,具有较好的阻抗带宽和广角圆极化空域分布特性、较强的抑制交叉极化和抗多径干扰的能力,能满足GPS接收机的实际应用需求。     

一种“风车”形单元平面反射阵列天线的设计

为了改善反射阵列单元相位特性曲线的线性度,扩大相位补偿的覆盖范围,采用了一种新型的反射阵列单元,即在传统的反射阵列单元上方加上一层介质匹配层.仿真结果表明,相比传统的设计方式,新型反射阵列单元的相位特性曲线线性度得到明显改善,相位补偿实现了0°～360°的完全覆盖.本文中固态等离子体(GaAs)代替金属工作,利用固态等离子体的可重构特性设计了一款具有动态波束扫描的平面反射阵列天线,反射主波束的方向分别达到了预期设计的15°、20°和25°,并且每个天线的副瓣和主瓣都相差了至少10 dB以上.通过动态调节固态等离子体的激励状态,即改变反射阵列单元的谐振结构,可以实现空间波束扫描.     

均匀邻接子阵的栅瓣抑制

为了抑制均匀子阵在扫描过程中可能出现的栅瓣,提出了一种基于分区优化的栅瓣抑制方法,并探讨了分区原则及基于粒子群优化算法的栅瓣抑制优化方法,以含3个4单元子阵的阵列进行仿真.结果表明,每个扫描区间内阵列旁瓣电平均低于-22 dB.该方法应用于数字多波束形成时同样有效.     

基于混合整数有向差分进化算法的平面麦克风阵列几何优化

针对多约束条件下阵列优化过程中运算复杂和波束指向固定的问题,本文提出一种基于混合整数有向差分进化(MIDDE)算法的综合方法。首先,通过几何变换减少优化目标数量,缩小寻优空间,降低运算复杂度;其次,对差分进化(DE)算法的变异过程引入随机选择与排序策略,提高搜索速度与精度,并改进边界约束处理方式,提高边界搜索能力。最后,用MIDDE算法优化基于正则化稳健超指向波束形成器的目标函数。仿真结果表明,在白噪声增益(WNG)受约束的情况下,优化阵列可在宽波束指向角范围内获得较高的方向性因子(DF),且显著高于相同阵元数的规则阵列,该方法可有效提高阵列性能。     

MIMO天线阵列多径信道接收性能优化研究

为进一步研究多径信道空间衰落相关性SPC对多天线MIMO系统性能的影响,探讨均匀圆形阵列UCA多天线系统在波达信号角功率谱Az分布下的衰落相关性近似算法,提出优化改进型信号谱分布,分析了MIMO阵列方向对多径信号的优化问题。结果表明:改进模型的衰落相关性能在φ0=0°和天线阵元间距大于0.7个波长时比以往模型优越,且在功率谱角度扩散较小时不可忽视MIMO天线阵列方位的影响,为提高接收性能,应使来波束信号或去波束信号尽可能与MIMO阵列法线方向一致。分析结果为MIMO阵列工程设计提供了有益的理论分析基础。     

非对称直线稀疏阵列的迭代FFT优化方法

介绍了一种基于迭代快速傅里叶变换（fast Founier transform,FFT）算法的优化方法来实现非对称直线稀疏阵列的旁瓣性能优化,给出了详细的优化步骤。在给定的旁瓣约束条件下,根据稀疏阵列中阵列因子与阵元激励之间存在的傅里叶变换关系,对不同的初始随机阵元激励分别作迭代FFT循环,可以降低稀疏阵列的旁瓣电平。在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按大小置1/0来完成阵列稀疏。仿真结果证明了该方法的高效性和稳健性。     

一种新型介质埋藏贴片天线阵设计

为解决介质埋藏微带天线组阵后天线增益较低的问题,运用介质中电磁波传播理论、微带天线耦合理论、介质埋藏天线技术和微带天线圆极化技术等,采用天线阵元不共介质、同轴馈电、馈电点选在辐射贴片对角线上,在辐射贴片上附加简并分离单元等措施,设计和制作出了一种新型介质埋藏贴片天线阵列. 经仿真计算和实物天线测试显示,天线仿真增益为10.45 dB,实测增益约为9.2 dB,接近同类型的微带天线二元阵增益,该天线符合北斗天线性能要求,采用新型组阵结构后天线增益得到明显提高.      

平面六边形天线阵列波达方向估计

分析了智能天线自适应算法波达方向估计（DOA）问题,在一维MUSIC算法的基础上讨论了二维六边形天线阵列的空间谱并进行了Matlab仿真实验;仿真结果表明,六边形天线阵列不仅可以判断波达方向的俯仰角而且可以判断方位角;同时讨论了DOA算法的分辨率,与一维MUSIC算法相似,二维条件下六边形天线阵列具有良好的角分辨率,可以满足非相干信号的工程要求。     

正交缝隙耦合馈电宽带圆极化微带天线设计

为了实现圆极化微带天线的频带拓宽和增益提高,在缝隙耦合天线的基础上,设计了一种Ku频段正交缝隙耦合馈电的宽带圆极化微带天线。该天线以双层方形贴片为辐射单元,在拓展天线阻抗带宽的同时提高了增益;采用微带线结合正交左旋缝隙结构实现耦合馈电,通过优化缝隙结构改善了天线轴比特性。测量结果表明:阻抗带宽(VSWR2)和轴比带宽(AR3dB)分别达到22.5%和16.2%,轴比带宽内天线增益均大于9dBi。该结构天线以其简单的馈电设计为宽带圆极化微带天线设计提供了一定的参考价值。     

一种宽频带双极化印刷偶极子基站天线

设计了一种适用于LTE基站天线系统的宽频带±45°双极化辐射单元。该辐射单元采用微带巴伦结构,用双倒L形微带馈线进行耦合馈电,并对该微带馈线进行切角、增加横向枝节、改变开路枝节宽度有效地扩展了天线的带宽。仿真及实测结果表明,在1.7~2.7 GHz频带内,该辐射单元的电压驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)小于1.4,隔离度大于25dB,相对带宽超过45.4%。利用该辐射单元组成八单元阵列天线后辐射参数良好,水平面半功率波束宽度稳定在65°±5°,主极化前后比大于25 dB,轴向交叉极化比大于18 dB,基本能满足移动通信基站天线的指标要求。     

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%.     

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。     

缺口圆环激励的圆极化陶瓷介质谐振器天线

提出一种用陶瓷介质谐振器实现圆极化工作的方法,并进行分析和讨论.利用缺口圆环口径耦合引入的微扰来实现圆极化,有效地克服了普通圆极化设计的馈电网络复杂等缺点.通过缺口大小的改变,得出了反射损耗和轴比的变化规律,并通过在谐振器上加2个对称的小贴片来改进天线的性能.此天线工作在5.20 GHz,可应用于通信公共频段,并且采用了高介电常数的介质谐振器,使天线达到小型化.     

卫通的数字移相电路设计与建模

相控阵天线利用移相器改变波束指向使其对准卫星,同时完成信息交换。每个天线阵列都要使用移相器来完成波束扫描,因此移相器的参数指标,对整个相控阵系统至关重要。设计了一款适用于大S相控阵天线的六位数字移相电路,此电路由六个相移单元级联得到,小相位与大相位分别采用加载线单元与开关线单元实现。通过ADS对移相单元建模与优化,最后得出:在1.995GHz-2.185GHz频段里,中心频点处相移差低于0.6°,插损低于1.35dB,驻波比优于1.45,仿真数据显示,此研究达到大S天线进行波束扫描的移相器的要求。     

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...     

一种紧凑结构的宽频带圆极化微带天线

为了解决层叠结构微带天线剖面高、结构复杂的问题,首次将支节匹配技术用于层叠结构的微带天线中,实现了更佳的阻抗匹配,且降低了天线高度,并将馈电网络与激励贴片做于同一层,使得天线结构简单紧凑.所设计天线的高度为0.053λ,比传统的层叠结构微带天线降低了近50％,同时实现了29.2％的阻抗带宽、32.3％的3 dB轴比带宽...