一种基于环状介质缩窄波束宽度的微带天线设计

针对现有的微波探测模块工作天线在不同环境中应用能力有限等问题,提出了一种基于环状介质缩窄波束宽度的微带天线。天线的工作频率为10.525 GHz,采用在天线上方一定的距离处加载高介电常数介质圆环的方式,有效缩窄了探测波束。通过灵活调整介质圆环与天线的距离,微带天线会得到不同的波束缩窄效果,仿真结果显示,微带天线E面和H面半功率波束宽度分别为26.0°和30.7°,相比初始天线缩窄了68.8%和60.9%,最高增益可提高6 dB。     

3 mm和8 mm辐射成像比较与分析

研制了基于PC机和单片机主从控制方式的毫米波辐射成像系统,设计了软件积分以灵活调节系统的积分时间.利用配有卡赛格伦天线的辐射计对同一场景进行了3 mm和8 mm辐射成像实验,3 mm和8 mm天线的3 dB波束宽度分别为0.5°和1.5°.实验结果表明3 mm辐射图像的空间分辨率明显优于8 mm辐射图像的空间分辨率,但图像所含噪声较大.     

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。     

精密OTA—C有源移相器的设计

本提出了一种由跨导运算放大器和电容实现的精密移相器。它能使正弦信号在中心频率Ｆ０处，产生－９０°相移，增益为１／２。在ｆ０±１０％范围内，最大相移偏差为±０．１３°，增益最大偏差为±０．００８。移相器的中心频率ｆ０可由ＯＴＡ外控电流调节。由于电路中无电元件，特别适合于单片集成。本详细地分析了ＯＴＡ性能参数对移相器性能的影响，电路的计算机模拟结果与理论分析完全相符。     

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。     

精密OTA－C有源移相器的设计

本文提出了一种由跨导运算放大器（ＯＴＡ）和电容（Ｃ）实现的精密移相器。它能使正弦信号在中心频率ｆ０处，产生－９０°相移，增益为１／２。在ｆ０±１０％范围内，最大相移偏差为±０．１３°，增益最大偏差为±０．００８。移相器的中心频率ｆ０可由ＯＴＡ外控电流调节。由于电路中无电阻元件，特别适合于单片集成。本文详细地分析了ＯＴＡ性能参数对移相器性能的影响，电路的计算机模拟结果与理论分析完全相符。     

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.      

应用于无芯片电子标签的双频天线

由于无芯片电子标签是以声表面波技术进行通信,为使天线与叉指换能器便于集成一体,且具有高增益?覆盖2个免申请频段,设计了一款小型化印刷偶极子天线?通过在介质板双面印刷两对偶极子臂,并调节各自的电长度使其分别对应2个谐振点;采用指数渐变巴伦馈电来减小回波损耗,并在模拟地板上开2条对称缝隙来提高增益?实验结果表明,天线完全覆盖5.8GHz与2.45GHz2个免申请频段;渐变巴伦馈电方式最高可以降低回波损耗24.5dB,地板开缝结构可以提高方向图增益至少24.1%;天线的尺寸为32mm×19mm?最终实现了小型化?高增益?双频段的设计目的?     

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。     

毫米波段多波束偏置抛物反射面天线平面接收阵列研究

对毫米波段90°偏置抛物反射面天线的多波束接收特性做了研究分析,尝试用平面接收阵列来代替传统的曲面接收阵列,采用射线追迹与Stratton-Chu矢量衍射积分相结合的方法,计算分析了不同角度的入射波束在接收平面上的衍射斑.数值分析结果表明:毫米波段90°偏置抛物反射面天线对一定入射角范围内的波束,用平面接收阵列来代替曲面接收阵列是可行的.     

K_α波段波导缝隙阵列天线

本文给出了K_α波段非谐振式波导宽壁纵缝阵列天线的设计原则和实验结果。选择■=5,-10logξ~2=-30db的泰勃分布,缝隙单元数N=110,得到-25db的实际付瓣电平。该阵列已经在某8mm试验系统中作为照射天线使用。     

一种新型超宽带对跖Vivaldi天线

设计了一款新型超宽带对跖Vivaldi天线。该天线介质板两侧采用相同的金属辐射贴片结构,并在主轴方向加载梯形介质基板,进而改善了天线的电场分布,将电场有效地约束在主轴辐射方向,从而提高了天线的定向辐射特性。实测结果与仿真结果基本吻合,该天线在2.5~40 GHz频率范围内电压驻波比小于2,增益为1.8~8.9 d B。此外,E面方向图保持良好的对称性,增益峰值偏移现象得到明显抑制,具有辐射方向性好、增益高、主瓣宽度窄、交叉极化比小等优点。     

基于平面弯折偶极子结构的波束可控天线

为解决因发射/接收天线相对位置变化而引起的信号衰减的问题,提出一种基于平面弯折偶极子结构的波束可控天线。该天线由6个独立的弯折偶极子辐射片与位于中心的反射片组成。通过改变馈源的位置,实现天线360°范围内的辐射方向图控制。位于中心较长的金属贴片实现电磁波的反射,增强天线特定方向的有效辐射。仿真及测试结果表明,天线工作频段为1.92~2.10 GHz,辐射前后比达到24 dBi。 6个可控辐射方向的3 dB辐射角为120°。仿真和测试结果比较吻合,该天线满足通信系统要求。     

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。     

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。     

参差调谐宽带阵列超声换能器研究

提出用波束等价和采样合成定理对参差宽带阵列进行阵元布阵和波束优化设计的方法．给出根据这一方法进行模拟实验的结果．结果表明，通过等价模拟可得到合理的布阵方案和最优波束分布．在±２０°范围内，模拟精度在１％以内；在主瓣范围±５°以内，实验结果与模拟结果吻合较好．     

一种新型的蝶形微带阵列天线

本文提出了一种用于WiMAX的新型蝶形微带阵列天线,天线的频带宽度为5.3～5.9GHz,仿真与实测结果很吻合。在E面实测天线最大增益在5.5GHz时达到22.55dBi,H面在5.9GHz时达到最大增益6.53dBi。天线的尺寸为354×50mm2。     

一种低成本全球导航卫星系统终端天线

为降低天线成本,提高天线性能,采用廉价FR4介质基板和印刷电路板技术,提出一种适用于全球导航卫星系统((NSS)终端的低成本天线.该天线由单一同轴探针馈电,不需要匹配电路,天线结构简单.通过调整嵌入在辐射贴片中圆形槽的尺寸和位置,实现了良好的右旋圆极化接收.对该天线的测试结果表明,天线在1559～1592MHz频带内电压驻波比小于2,轴比小于6dB,增益高于2.8dBi,3dB波束宽带大于90°,可满足GNSS终端系统的技术指标要求.