基于均匀方环超表面的四波束可切换天线

文章提出了一种基于方环超表面的四波束可切换天线,该天线的超表面由3×3个方环型单元组成,辐射部分采用方环贴片天线,由四条微带线进行馈电。通过在方环天线上方加载单层超表面拓展了天线带宽,改善了波束指向性,提高了天线增益。结果表明：天线的-10 dB阻抗带宽为8.6 GHz～9.9 GHz(1.3 GHz),在工作频段内天线的增益达到了11 dBi,四个波束与+z方向之间的夹角为48°。     

一种等通量波束的多极化可重构天线

随着航天技术的革新,对近地轨道的通信需求逐年增高。近地轨道卫星就在此背景下产生,主要应用于遥感探测天气预报和数据通信领域。由于近地轨道卫星天线辐射波束所覆盖的地球表面是球面,因此波束通常设计为等通量形式。由于卫星通信通常存在极化失配、多径效应等问题,选择多极化而不是圆极化作为近地卫星天线的工作状态能更好地适应复杂的工作环境,保证通信质量,将等通量波束天线和多极化可重构技术结合起来有很大的应用前景。基于一对正交圆极化波能合成线极化波的设计原理,文中提出了一种具有等通量波束的多极化可重构天线,该天线由可重构馈电网络和带扼流环的隔片极化器圆波导组成。馈电网络中嵌入单刀四掷开关（SP4T）与单刀双掷开关（SP2T）,通过改变开关的工作状态,馈电网络将给圆波导提供不同的馈电条件,在圆波导内隔片的作用下天线实现两种圆极化与两种线极化的可重构。通过在圆波导口引入扼流环以及波导口作“T”型开槽处理,实现波束赋形,并且保证天线在不同极化状态下辐射等通量波束。实测结果显示,天线在不同的极化状态下-15 dB重叠阻抗带宽14.7%,覆盖4.80～5.56 GHz,方向图顶部在θ为-24°～+24°范围内具有...     

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。     

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.     

双极化圆柱介质谐振器天线设计与实验研究

全极化数字相控阵天线具有波束扫描灵活、抗干扰能力强的优点,已成为以飞行器为载体的雷达天线领域的发展趋势之一。考虑到安装平台的限制,天线单元是相控阵天线的关键部件,研制适合工程应用的双极化天线单元具有重要意义。提出以双极化介质谐振器天线为全极化数字相控阵天线单元的设计方案;该方案具有辐射效率高、结构简单、易于馈电、体积小、极化端口隔离特性好等性能。设计了一种带有金属反射板的双极化圆柱形介质谐振器天线单元,采用全波电磁仿真软件对天线单元进行设计和优化,开展了天线单元的加工和性能测试工作。在4.95~5.05 GHz的带宽内,驻波比均小于2;天线的极化端口隔离度约为-20 d B;测试的天线波束宽度约大于80°,增益约大于6 d B,交叉极化电平约为-20 d B。天线的性能达到预期的指标要求,适合于实际工程应用。     

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。     

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%.     

加载超材料单元的小型化双频带缝隙天线

文章提出了一种适用于无线局域网（WLAN）的小型化双频带缝隙天线。天线采用50欧姆的微带线馈电,接地板上的圆形缝隙产生高频,同向开口谐振环组成的超材料单元产生低频。天线整体尺寸为30×30 mm²（0.24λ₀×0.24λ₀,λ₀是低频时自由空间的波长）。测量结果表明,天线工作在WLAN的2.4 GHz和5 GHz频段,-10 dB带宽分别为4.07%（2.41 GHz～2.51 GHz）和20.64%（4.78 GHz～5.88 GHz）。天线在两个工作频段的E面辐射方向图为8字形,H面呈全向性。     

一种用于频谱监测的宽带宽波束印刷偶极子天线

提出了一种具有宽带宽波束特性的偶极子天线。该天线由主偶极子、寄生偶极子、馈电巴伦和金属反射板组成。寄生偶极子不仅极大地拓展了天线的阻抗带宽,同时还起到引向器的作用,使得全频段内天线的辐射方向图都保持得很稳定。该天线可以实现在3~8.5 GHz的工作频段内VSWR≤2.7,增益大于等于6.3 d Bi,H面的半功率波束宽度(HPBW)大于92°。该天线非常适合微波段频谱监测系统的应用。     

一种新型的宽带双极化基站天线

提出一种新型的宽带双极化辐射单元,该辐射单元的辐射臂由普通方形对称振子的辐射臂向内折弯构成,形成一个附加小U型,它可以展宽带宽,且缩小辐射单元的口径面积;采用内部相向开口的半开放式巴伦结构,并用双倒L型耦合馈电,改善了隔离特性和波束收敛性。利用这种辐射单元组阵,形成四单元的基站天线,仿真结果表明,1.7~2.7 GHz频段内,该辐射单元的电压驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)小于1.4,隔离度小于-30 dB;同时,利用该辐射单元组成的四单元基站天线辐射参数优良,水平面半功率波束宽度达到65°±5°,±60°交叉极化鉴别率小于-12 dB,前后比小于-25 dB。     

基于有源超表面天线罩的窄截面方向图可重构天线

针对无人机数据链通信存在抗干扰性能差、防捕获能力弱等问题,提出了一种具有良好气动性能的基于有源超表面天线罩的窄截面方向图可重构天线。该天线由宽带平面印刷全向天线、窄截面有源超表面天线罩以及双频阻抗匹配网络组成。当超表面天线罩上二极管均截止(未加偏置电压)时,天线罩处于全透波状态,天线工作于宽带全向通信模式。当超表面天线罩特定区域二极管导通时,该区域天线罩处于全屏蔽状态,天线工作于双频定向通信模式,此时通过引入双频阻抗匹配网络显著改善天线的阻抗匹配。全向通信模式下,天线相对带宽达到44.6%,全向增益可达1.37 dBi,不圆度小于2.5 dBi;定向模式下,双频天线上下频带分别为1.4 GHz和1.8 GHz,相对带宽分别为9.1%和15.3%,最大定向增益达5.2 dBi。该天线具有窄截面、低成本等优点,能够在宽带全向通信和双频定向通信工作模式之间灵活切换,有望提高无人机抗干扰、防捕获的性能。     

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。     

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。     

一种用于WLAN的双频紧凑型天线

本文提出了一种紧凑型微带线馈电的适用于无限局域网(WLAN)的双频天线,并获得了5.2GHz和5.8GHz的工作频点.该天线印刷在单层,介电常数为2.65的介质板上;天线尺寸为15mm×12mm×1mm.该天线由印制在介质板正面的倒置"土"字型贴片和背面开缝切角贴片组成.仿真和测试结果表明,该天线具有较好的双频工作特点,其阻抗带宽分别为210MHz(5.17～5.38GHz)和318MHz(5.68～6.02GHz).该天线在双频工作点上的最大增益为别为1.75dBi和2.32dBi,且具有较好的全向辐射特性.     

V 频段星载宽角扫描圆极化阵列天线设计

提出一种应用于V频段卫星通信的旋转圆极化阵列天线,阵元为圆极化微带贴片,其波束扫描状态天线轴比利用调整阵元激励幅度和激励相位的方法进行优化,从而保证该天线具备宽角扫描性能,建立8×8阵列天线模型,选取φ=0°、φ=45°平面进行仿真验证.仿真结果显示,60°扫描范围内优化后,天线在给定波束指向上轴比可实现0dB,波束指向60°时天线增益、副瓣电平及后瓣电平可分别实现18.7、-22.3和-12.0dB,比线极化单元形式分别提高4.0、2.4和10.1dB.该天线在宽角扫描状态具备优良的圆极化天线性能,能够较好地满足卫星通信应用需要.     

一种耦合馈电的双频圆极化缝隙天线的设计

设计了一种结构简单的双频圆极化微带缝隙天线.该天线采用微带线耦合馈电,通过4条长短不等的正交缝隙臂和正方形环状缝隙实现了双频圆极化.仿真与测试结果表明:该天线在1.220~1.539 GHz和2.740~3.047 GHz两个频段实现了良好的阻抗匹配,在1.415~1.505 GHz和2.825~2.890 GHz分别实现了圆极化性能,且最大增益均大于3 dBi.该天线具有较宽的工作带宽及良好的辐射特性,其中低频段为右旋圆极化(RHCP),高频段为左旋圆极化(LHCP).天线性能良好且结构简单,实际测量结果与仿真结果吻合一致.     

基于超表面的极化可重构天线设计

设计了一种应用于WiMAX频段的极化可重构天线。天线由交叠放置的两个方环构成的“8”字形超表面和缝隙天线两部分组成，通过机械旋转超表面实现了线极化（LP）、左旋圆极化（LHCP）以及右旋圆极化（RHCP）三种状态的转换。仿真和测量结果表明，该天线实现了线极化和圆极化之间的转换，圆极化状态下的-10 dB相对阻抗带宽为35.4%(2.84 GHz～4.06 GHz),3 dB轴比带宽为10.2%(3.34 GHz～3.7 GHz)；线极化状态下-10 dB阻抗带宽为37.4%(2.74 GHz～4 GHz)。天线具有较好的辐射特性，工作频段内增益均高于6 dBi。     

一种应用于WLAN/WiMAX的双频天线

文中设计了一种应用于WLAN和WiMAX的双频微带天线,天线采用共面波导馈电,由2个伞形偶极子贴片产生2个带宽,该天线印刷在尺寸为20 mm×30 mm×1.6 mm、介电常数为2.65的聚四氟乙烯介质基板上.利用高频结构仿真软件HFSS对所设计的天线进行仿真和分析,通过对影响天线性能的关键参数进行研究和分析,并对该天线进行优化,得出该天线的具体尺寸.仿真和实验结果表明,该天线的-10 dB的阻抗带宽分别为1 700 MHz（2.3~4 GHz）和1 000 MHz（5~6 GHz）,能够满足WLAN（2.4~2.484 GHz/5.15~5.35 GHz/5.725~5.825 GHz）和WiMAX（2.5~2.69 GHz/3.4~3.69 GHz/5.25~5.850 GHz）的通信需求以及低端UWB通信需求.该天线结构简单,体积小,在工作带宽内有很好的全向辐射特性和较高的增益.     

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。     

一种3D拱形高增益超宽带Vivaldi天线

以提高Vivaldi天线的增益为目的,利用CST仿真软件设计了一种工作在3.7～14 GHz的3D超宽带、高增益的Vivaldi天线。该天线在传统Vivaldi天线的基础上引入开槽设计,并由两个相邻的Vivaldi天线组成,旋转角度为180°,具有三维弯曲结构的特点。馈电结构采用微带线-槽线馈电,以更好地完成阻抗匹配。在工作频带内增益达到10 dBi,平均效率为95.2%,可以工作在C波段、X波段和部分Ku波段,适用于微波成像及双边方向的基站。