X波段Vivaldi天线阵列互耦研究

利用有源方向图法对X波段Vivaldi天线阵列互耦问题进行了分析,提出了加载DGS结构的Vivaldi天线阵的去耦方法,分析了互耦对阵列天线方向图增益、波束宽度、副瓣电平等特性的影响.理论分析和仿真结果表明,该方法可以有效地减小Vivaldi天线阵列的耦合,对天线阵列设计有一定的实用价值.     

应用于数字电视系统的双极化Vivaldi天线

本文提出了一种具有高端口隔离度的双极化正交Vivaldi天线.在没有电流接触的情况下,以十字形交叉的形式将两个Vivaldi天线正交放置来实现双极化天线结构.为了满足低端带宽要求,同时改善低频辐射特性,提出了一种新颖的指数渐变槽边缘(ETSE)结构.两条微带馈线用于实现每个极化端口的独立馈电.测试结果与仿真结果吻合良好.所提出的天线实现了-10dB的回波损耗带宽为470-794MHz,并且在正交方向上显示了稳定的辐射性能.测试显示两个极化之间的隔离度优于25dB,并且在工作频带上的增益在1.57至7.18dBi之间.所提出的天线可以用于数字电视(DTV)系统.     

等效电路法在Vivaldi天线设计中的应用

为实现突破反复实验设计的传统方法,设计了微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线.该天线馈电部分的设计采用等效电路法,借助计算机辅助设计手段优化天线结构,对制作的实验样机进行了测试.最后,分析了加工工艺对该天线设计参数的影响.该天线工作频段为3.1～10.6 GHz,在整个频段内天线增益超过8.5 dB,3 dB波束宽度超过40度,辐射效率达到了81%,满足FCC规定的超宽带天线的指标.     

一种小型化树杈形缝隙Vivaldi天线的设计

设计了一种3.4~7.6 GHz频段的超宽带高增益低交叉极化的小型化Vivaldi天线。该天线是在传统Vivaldi天线基础上引入树杈形缝隙结构设计而成的新型Vivaldi天线。通过在辐射片引入树杈形开缝结构,改善了天线表面的电流,使其汇聚于缝隙附近,从而提高天线的辐射性能,改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽。仿真结果表明该小型天线在3.4~7.6GHz的频率范围内驻波比小于2,以5.4 GHz为中心频点的有效带宽达到4 GHz,在中心频点5.4 GHz增益为6.2 d B且交叉极化低于-20 d B。天线的尺寸仅为30 mm×30 mm。在此基础上加工并制作了天线样件,实测结果和仿真吻合良好,可以应用于无线通信系统中。     

C波段低副瓣定向微带阵列天线的设计

文章提出了一种工作在C波段基于切比雪夫分布的不等分馈电网络所设计的8×4定向辐射阵列天线，主要根据切比雪夫加权函数针对线阵所对应的馈电网络实施了同相不等分的电流分配，形成了一分八的功分器作为馈电网络结构，同时采用串并联混合馈电网络，降低了传输损耗，减小了占用空间。测试数据表明，在4.84 GHz处，阵列天线的增益大小是15.56 d Bi，对应的E面和H面的副瓣电平大小分别是-24.12 dB和-24.97 dB。实现了微带阵列天线高增益、低副瓣和指向性好的要求。     

8-18GHz的Vivaldi天线的分析与设计

本文设计了一种工作频带范围为8-18GHz的高增益Vivaldi天线阵元。通过电磁仿真软件HFSS V12.0对天线阵元的几何结构进行仿真优化,计算了天线的驻波系数、增益方向图等电性能参数。仿真结果表明该Vivaldi天线增益方向图对称性好,波束覆盖范围宽,增益高,可以很好地满足作为宽频带宽角扫描阵列单元的要求。     

微带线—槽线馈电的Vivaldi天线参数分析

为了研究微带线-槽线馈电结构参数对Vivaldi天线辐射性能的影响,将该天线的参数归纳成微带短截线的尺寸、槽线环形谐振器的尺寸、天线渐变指数及开口尺寸3个部分,并分别对这些参数进行优化仿真设计.结果表明:3个部分主要参数对带宽均有较大影响,设计时槽线谐振腔半径不能随意增加,其值应与天线工作波长的1/4相当,扇形微带短截线夹角直接影响高频部分,有助于带宽的提高,随着渐变指数的增大,天线的增益和主瓣电平减小,波束宽度增加.该研究为该类天线设计提供了技术支持.     

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.     

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.     

P波段小型化锯齿缝隙超宽带天线设计

设计了一种P波段小型化超宽带天线。该天线采用微带线对五边形辐射单元进行馈电,接地板上蚀刻了锯齿形边沿的矩形宽缝。通过天线参数的仿真优化,最终实现了相对带宽约95%、尺寸为0.27λ×0.17λ(λ为低频点的自由空间波长)的超宽带P波段小型化印刷天线。仿真结果表明:天线的工作频带为300.5~848.8MHz,带内回波损耗均在-10dB以下,整个频段内天线的增益均在3dBi以上,天线为全向辐射。该天线具有平面结构,形状简单,易于共形的特征。最后制作了天线样件并进行了测试,测量结果与仿真结果吻合较好。     

一种高性能Ku喇叭阵列天线的设计

Ku波段已经成为卫星通信一个主要的工作频段。设计了一种高效率的喇叭天线单元,通过插损较小的空气带状线进行组阵减小阵列厚度;通过180度倒相馈电形式对相邻单元进行馈电,减小了天线极化之间的耦合,改善了天线的交叉极化隔离度性能。结果表明该天线阵列增益效率高,天线整体厚度较小,交叉极化隔离度高,是实现平板阵列天线的理想形式。     

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。     

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Ku波段宽带微带天线的设计

文章给出一种新型结构的Ku波段宽频带微带天线的设计方法。在接地板上开H型缝隙进行耦合馈电,并在辐射贴片表面开矩形缝隙以扩展带宽,在天线的底面加反射板以提高增益、改善天线方向图的前后比性能。用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果表明该结构天线具有良好的宽频谐振特性,其回波损耗小于-10dB,阻抗相对带宽高达39.8%,交叉极化电平小于-28dB,前后比优于19dB。     

超宽带脉冲辐射天线的馈源设计与优化

为获得良好的超宽带特性和高增益特性,对脉冲辐射天线的馈源进行设计与优化.以梭形馈电臂结构为基础,通过电磁仿真着重研究了馈电臂边界形状和馈电臂间夹角对天线性能的影响,获得了各参数对天线性能的影响趋势及天线结构参数的最优值.对天线的实测结果表明,此脉冲辐射天线具有非常宽的阻抗带宽,其反射损耗低于-10,dB的频率范围达到0.97～18.8 GHz,同时天线具有较高的增益,在2～14 GHz范围内增益值为15.4～30.1 dB,测量结果与仿真分析吻合良好.该天线可以广泛地应用于超宽带通信、脉冲雷达等领域,具有非常广阔的应用前景.     

共用口径双波段双极化微带天线阵的设计

介绍一种新的共用口径双波段双极化（DBDP）微带天线阵的设计.天线工作于S波段和X波段,采用双线性极化,适用于机载或舰载的合成孔径雷达（SAR）.为了满足高低波段的带宽要求,天线采用双层贴片形式,解决以往DBDP天线在低波段难以满足带宽要求的问题.在低波段采用微带振子天线,放置在高波段矩形微带天线的阵列间隙处,使低波段天线对高波段天线的影响降至最小,并由于利用了垂直放置的双极化微带振子作为低波段辐射单元,可以使双波段阵列适用于更广泛的双频比.在馈电方式上,采用外置功分器的形式,低波段采用邻 近耦合馈电,高波段采用同轴探针馈电.对天线进行了仿真、加工和测试,实验结果验证了 本设计的有效性.     

槽线及平面宽带天线的全波分析

采用时域有限差分（FDTD）全波分析方法分析平面带宽Vivaldi天线,运用Mur二阶吸收边界和局部吸收负载技术研究不同类型槽线的特性阻抗,所得槽线特性阻抗同矩量法及实验结果进行比较,验证FDTD方法的性和可行性,为消除普通Vivaldi天线同轴馈电接头与槽线一臂的并联电容对宽带设计的不利影响,运用Mur二阶吸收边界的对变形平面宽带Vivaldi天线整体建模,得到远场方向图,实现了天线的宽带设计。     

基于基片集成波导的正反渐变槽整流天线阵列的研究

本文提出和设计Ka波段基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线阵列。基于基片集成波导技术的整流器通过全波仿真软件和谐波平衡法联合仿真实现。基片集成波导馈电的正反渐变槽整流天线单元和1×4阵列在低成本的标准PCB工艺上设计和制作。当频率为30GHz时,所测得的基片集成波导馈电正反渐变槽天线单元的增益为12dBi,同时测得整流电路的射频-直流转换效率为27.4%。在1×4的整流天线阵列中,总直流输出功率约为四个单元整流天线直流输出功率之和。     

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.