基于基片集成脊波导的缝隙阵列天线的仿真与实验研究

为了降低缝隙天线阵列的重量和体积,提出了基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线。专门设计了一种渐变微带线与介质集成脊波导的过渡结构,使得天线可以使用SMA接头进行馈电。在CST Microwave Studio软件中建立了工作于C波段的介质集成脊波导4缝天线阵列模型并进行了仿真分析,并使用仿真数据建立了天线的等效磁流阵列模型,很好地解释了天线的辐射特性。仿真与实验结果表明,4缝天线具有10.8%的阻抗带宽(4.4~4.9 GHz),带内增益为8.5 d Bi。天线为印刷型结构,具有剖面低、重量轻、易于集成、带宽较宽及增益较高的特点,可以广泛应用在相应频段的通信设备中。     

基片集成波导背腔式缝隙天线设计

利用谐振腔形成对称场激励,设计实现了一种基于多层基片集成波导技术的背腔式缝隙天线,并对其辐射特性进行了仿真研究。该天线利用双层基片集成波导实现了天线的馈电电路和背腔结构,利用工作于谐振状态的基片集成波导谐振腔对缝隙进行激励,同时通过加载缝隙圆环,显著降低了天线的回波损耗,并具有剖面低、重量轻、易集成的优点。研究了缝隙圆环对天线辐射性能的改善作用,制成了测试样片,天线-10dB回波损耗的带宽为150MHz,最高增益为8dB,交叉极化增益的最高为-12dB,测量结果与仿真分析吻合较好,验证了设计方法的有效性。     

一种叠加椭圆环形三频单极子缝隙天线的设计

设计一种叠加椭圆环形三频单极子缝隙天线, 并分析改变椭圆环尺寸对天线性能的影响. 天线由叠加椭圆环形馈源终端、 共面波导馈线、矩形宽缝隙地板构成, 采用共面波导馈电. 结果表明, 设计的天线具有三频特性, 有效工作带宽为3.2~3.8 GHz, 5.1~6 GHz, 7.8~12 GHz, 尺寸为25 mm×25 mm, 各频段的辐射特性和增益特性良好, 适用于集成WiMAX,WLAN和X频段的小型多频带无线通信系统.     

一种轻薄型共面波导圆极化整流天线

本文设计了一款应用于近地飞行器的轻薄圆极化整流天线,飞行器普遍载荷有限,且在不断地运动,因此要求整流天线具有圆极化、重量轻、体积小、剖面低、易与飞行器表面共形等特点.本文设计的整流天线工作在5.8GHz,采用共面波导耦合馈电,具有较宽的工作带宽.后端整流电路采用串联二极管形式,并利用共面波导低通滤波器进行直流滤波,不需要使用任何集总元件.该整流天线结构紧凑,全重仅1.98g,剖面厚度0.5mm,最佳整流效率71.22%.测试结果与仿真结果吻合良好,验证了该设计的可行性.     

新型HMSIW右旋圆极化缝隙天线的研究与设计

近年来,在微波系统中,基片集成波导(SIW)谐振腔作为一种新型导波结构倍受青睐,SIW的小型化也成为一个研究热点。提出了一款基于半模基片集成波导(HMSIW)的新型右旋圆极化缝隙天线,SIW的腔体结构呈半圆弧型,在腔体顶部蚀刻垂直缝隙使其宽度相等、长度不同,介质基板的底端利用一个50Ω的单级嵌入式微带馈线完成激励。经HFSS仿真结果显示,右旋半模圆极化天线中心频率为9.49 GHz,VSWR在该频点处为1.08,最大增益能够达到4.63 d B。通过实物加工制作以及测试,结果显示,与传统圆极化天线相比,该设计天线的面积尺寸减小了近50%,小型化实现良好,并且性能与仿真结果基本吻合。     

波导缝隙全向天线的设计与分析

设计了一种波导宽边细缝缝隙天线,并利用Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS(high frequency structure simulator)进行仿真.电磁仿真软件HFSS能给出波导宽边细缝缝隙天线的回波损耗和辐射方向图.基于同轴线理论、波导宽边缝隙天线理论和梯形渐变器理论设计波导宽边细缝缝隙天线,采用HFSS仿真设计该天线,并制造波导宽边细缝缝隙天线.测试所设计的天线,分析了影响波导宽边细缝缝隙天线E面和H面方向图的主要原因,为今后设计和制造波导缝隙天线提供一种分析方法,对实际工程应用有着重要的意义.     

基于SIW圆极化汽车雷达天线的设计

在设计汽车雷达系统天线时,为实现其K波段天线圆极化特性,提出了在基片集成波导顶层开交叉缝隙的结构,并采用金属柱加扰的方法展宽了天线的工作频带。使用三维电磁仿真软件HFSS在罗杰斯介质板Rogers 5880上进行设计优化,得到4个交叉缝隙阵元的圆极化SIW缝隙天线。仿真结果显示:其轴比小于3 d B的带宽为370 MHz,在24.15 GHz频点上天线增益为8.6 d Bi,在24.00~24.25 GHz频率范围内,电压驻波比小于1.5。     

室外2.4GHz背腔式缝隙天线的设计

为了解决单极子天线不适合室外使用的问题,设计了一种适合无线终端使用的2.4GHz背腔式缝隙天线.借助数值模型结合具体设计,计算出了背腔深度的理论值,创新性的使用波导内电波传播模型分析了天线背腔深度对天线辐射的影响;利用基于有限元法的HFSS对影响天线性能的缝隙长度、背腔深度和馈电位置等参数进行了参数扫描,确定了天线的设计参数;根据仿真结果做出了实物,并进行了测试,实测与仿真结果吻合.实测结果表明:该天线在频段2.35~2.53GHz内,S11系数小于-10dB.相比普通单极子天线,设计的背腔式缝隙天线阻抗匹配性能更好,更适宜于室外环境.     

共面波导馈电的宽带矩形边蝶形缝隙天线

为了展宽平面缝隙天线的带宽,设计了一种新型的共面波导馈电的宽带缝隙天线,并采用基于时域有限差分法的软件进行了分析.通过对天线尺寸参数进行优选,有效展宽了该缝隙天线的阻抗带宽,其-10 dB阻抗带宽可达67%.同时该天线在所计算的频带内,具有较稳定的方向图.另外还给出了该种天线与其它结构近似天线的比较数据.计算结果表明：采用这种新型天线结构和优选的尺寸参数,可以明显地展宽缝隙天线的带宽.     

CRLH结构的新型EPIRB天线设计

基于复合左/右手传输线(compositeright/left-handed transmission line,CRLH)理论,设计了供船舶救险报警系统用的、可工作于1.6GHz和2.4GHz的双频小型化EPIRB(emergency position indicating radio beacon,EPIRB)天线,对所设计天线进行了数学仿真.仿真结果证明,天线符合相关国家和国际标准,并且该天线相对于现有的鞭状EPIRB天线具有结构尺寸小、低剖面、易于制备和易集成等优点.天线能工作于2.4GHz频段,可用于近距离通信,扩展了天线的使用范围,为新型EPIRB天线设计提供了新思路.