低副瓣边馈微带天线阵列设计

在实际应用中要求微带天线具备高增益、低副瓣、波束控制等特性。基于角馈方形微带贴片阵列天线的理论分析,采用中心短路、边缘馈电的方式设计了低副瓣ku波段单脉冲微带平面天线阵列。经测试所设计的10×10单元单脉冲微带天线阵的副瓣电平达到了-19.5dB。结果证明该设计方法对高增益单脉冲天线设计是有效可行的。     

一种新型微带馈电的Ku波段八边形波导喇叭天线的设计

针对卫星地面通信系统采用的抛物面天线体积大、和机动灵活性差的缺点,以及微带阵列天线增益小、损耗大的缺点,提出了一种新型波导喇叭天线,辐射层为中心开八边形孔的理想导体,馈电层采用双层正交微带馈电来实现双极化,单元天线尺寸仅有21 mm×21 mm×2.2 mm,设计了一分四的等分馈电网络,并组成2×2的波导喇叭天线阵列。利用HFSS仿真软件得到2×2阵列增益达到15 dB,利用矢量网络分析仪测得阵列天线增益为14.5 dB。该天线结构简单,体积较小,增益高,组成大型阵列之后能够代替传统的抛物面天线,作为卫星地面通信系统天线。     

一种新型微带馈电的Ku波段波导喇叭天线的设计

针对卫星地面通信系统采用的抛物面天线体积大,机动灵活性差的缺点,以及微带阵列天线增益小,损耗大的缺点,提出了一种新型波导喇叭天线,辐射层为中心开八边形孔的理想导体,馈电层采用双层正交微带馈电来实现双极化,单元天线尺寸仅有21mm*21mm*2.2mm,设计了一分四的等分馈电网络,并组成2*2的波导喇叭天线阵列。利用ＨＦＳＳ仿真软件得到2*2阵列增益达到15dB,利用矢量网络分析仪测得阵列天线增益为14.5dB。该天线结构简单,体积较小,增益高,组成大型阵列之后能够代替传统的抛物面天线,作为卫星地面通信系统天线。     

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.     

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。     

C波段高增益宽带准八木天线阵列

提出了一种高增益的宽带准八木天线阵列。天线为印刷电路板的形式,通过平衡微带线给印刷对称振子馈电。为节省空间,将馈线与反射器进行了一体化的设计。为提高天线单元的增益和带宽,在有源振子前方引入了寄生振子和一段介质板。为进一步提高天线增益,将天线单元组成二元阵,设计了一个宽带平衡与等功率分配的馈电网络。整个天线阵连同馈电网络印刷在一块FR4环氧板的两侧,使用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行建模与仿真分析。根据仿真结果制作了天线阵列,在微波暗室内进行测试。结果表明,天线在(4.4—7.0)GHz的频带内反射系数小于-10 dB,相对带宽为45.6%,在整个工作频段内平均增益为6.2 dBi,达到了预期效果。     

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.     

水平极化多层SIW缝隙全向天线

针对传统的水平极化波导缝隙对全向天线带宽较窄、成本较高的缺点,该文提出了一种基于基片集成波导(S IW)工艺的全向辐射的波导缝隙天线。该天线由2个背靠背安装的S IW缝隙天线阵组成,并且由隐藏在两波导之间的带状线通过探针馈电。可以实现复杂的并行馈电网络,在不影响天线全向性的同时扩展阵列带宽。给出了天线的图片和结构图。该天线水平面方向图起伏小于2.5 dB,而端口反射系数小于-10 dB的带宽达到12.5%。这种多层方案可以用于同时对增益和带宽有较高要求的场合。     

水平极化多层SIW缝隙全向天线

针对传统的水平极化波导缝隙对全向天线带宽较窄、成本较高的缺点,该文提出了一种基于基片集成波导(SIW)工艺的全向辐射的波导缝隙天线。该天线由2个背靠背安装的SIW缝隙天线阵组成,并且由隐藏在两波导之间的带状线通过探针馈电。可以实现复杂的并行馈电网络,在不影响天线全向性的同时扩展阵列带宽。给出了天线的图片和结构图。该天线水平面方向图起伏小于2.5dB,而端口反射系数小于-10 dB的带宽达到12.5%。这种多层方案可以用于同时对增益和带宽有较高要求的场合。     

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。     

共面波导馈电的新型圆极化天线阵列

提出了一种新型共面波导(CPW)馈电的1×2圆极化阵列天线及改进后的2×2阵列天线.为了改善阵列天线的圆极化轴比带宽,将顺序旋转馈电技术与共面波导-槽线馈电网络相结合,设计了用于微带贴片天线的新型馈电网络.仿真与实测结果证明,该类型的馈电网络可以同时改善阵列天线的阻抗带宽与轴比带宽.实测结果表明,1×2线阵的阻抗带宽与轴比带宽分别为3.79%和16.41%.2×2面阵的阻抗带宽与轴比带宽分别为3.61%和10.83%.     

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.      

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...     

耦合馈电小型圆极化高增益RFID阅读器天线

提出了一种圆极化高增益超高频射频识别(RFID)阅读器天线。天线为微带结构,由分别印制在上下两层介质基板上的辐射贴片、L形馈电结构、接地面、四个短路加载小贴片等组成。采用在辐射贴片中心蚀刻十字形槽,L形结构耦合馈电,在天线四角加载短路小贴片等方法,实现了天线的圆极化和高增益。天线总尺寸为160mm×160mm×21.6mm(0.49λ0×0.49λ0×0.066λ0,λ0为中心频率915MHz在自由空间中对应的波长),实测|S11≤-10dB的频率覆盖范围为896-993MHz,轴比小于3dB的频率覆盖范围为902-940MHz,覆盖频段内最大增益8.5dBi。本文设计的天线易加工、成本低、圆极化、增益高,可以很好的应用在各种RFID系统的测试环境中。     

新型平面交叉耦合偶极子天线

本文提出一种新型平面交叉偶极子天线.该天线以原平面单极子天线为原型,通过采用交叉馈电和缝隙耦合技术将单极子拓展为异面偶极子,实测和仿真数据显示在频段0.8GHz～1.0GHz/1.7GHz～2.5GHz的驻波比均在2.0以下,低频段增益为2.62dB,高频段增益为4.21dB.该天线结构尺寸紧凑,易隐藏且安装方便,偶极子的结构使得可以在天线中心馈电,便于实际应用.     

基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计

为了克服毫米波频段传统多波束阵列天线损耗高、效率低以及等幅激励情况下副瓣电平较高的问题,该文提出了一种基于间隙波导技术的低副瓣多波束阵列天线设计方法。首先,设计了基于巴特勒矩阵的双层多波束馈电网络拓扑结构,将传统巴特勒矩阵的4个输出端口与不等功分器相连,拓展为8个输出端口,实现输出功率的重新分配,以达到低副瓣设计的目的。接着,设计了基于脊间隙波导的双层和单层定向耦合器、交叉结和不等功分器,完成了低副瓣多波束阵列天线的整体设计。最后,进行了天线实物加工和测试,测试与仿真结果较为吻合,副瓣电平得到了有效降低,验证了所提出的低副瓣多波束阵列天线的性能。     

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。     

利用介质加载调相实现毫米波有源发射天线

提出了利用有源电路和介质加载微带线调相技术提高毫米波微带阵列天线增益的方法,设计并实现了一个具有高增益的有源毫米波微带天线阵列.该阵列天线由4个子阵组成,每个子阵有64个微带贴片单元,分别由紧凑的混合毫米波功率放大器馈电.通道间的相位在补偿后的不一致性小于10°时,所实现的毫米波微带阵列天线的增益达30 dB,从而验证了该方法的有效性.     

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。     

考虑互耦的改进型Vivaldi天线阵列优化设计

设计了一种改进的Vivaldi天线,采用基于指数和椭圆的混合渐变线方法,实现了天线的小型化设计,同时具有超宽带的性能。将该天线沿x轴组成了一个8元直线排列的天线阵列,采用有源单元方向图方法来考虑天线单元间的互耦,得到的阵列方向图与全波模拟结果吻合很好。与微分进化-连续蚁群优化算法的混合算法相结合,通过调整单元的激励幅度,实现了方向图的综合。与切比雪夫综合方法相比,可以获得更低的副瓣电平,同时减小了全波模拟的计算次数,节省了优化时间。