加载电阻和开不等矩形槽的Vivaldi天线

本文提出了一种新型的指数型渐变槽线天线(即Vivaldi天线或ETSA,Exponential Tapered Slot Antenna)。在传统Vivaldi天线的基础上,对两个地方进行改进：一是在天线的指数槽底部加载电阻,二是在天线辐射区开对称的三个不等矩形槽。主要目的是改进天线的低频段性能。该加载电阻的开槽Vivaldi天线的尺寸为150mm*150mm,采用的介质基板是介电常数4.4,损耗正切0.02的玻璃纤维环氧树脂板(即FR-4板)。运用Ansoft HFSS14电磁仿真软件对结构进行优化分析,设计并制作了一款工作在0.8-3.8GHz(实测)的改进型Vivaldi天线。该天线在带宽范围内具有良好的定向辐射特性。     

Y形缝隙加载小型化超宽带Vivaldi端射天线

针对常规Vivaldi天线尺寸大、低频段前向辐射增益低的问题,设计了一款覆盖2.7~18.3GHz的小型化高增益超宽带端射天线。该天线通过在辐射贴片两侧加载Y形缝隙的方法,将天线表面电流汇聚于槽线附近,使天线的辐射特性明显提高。改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽,提高天线的增益,增强天线端射效果,天线的尺寸仅为25mm×25mm×1mm,实现了小型化。低频部分(2.7~8GHz)增益比原始天线提高最大值为3.5dB。通过天线实物的加工和测试,进一步验证了设计的可靠性。     

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.     

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.     

Vivaldi超宽带天线时域特性的FDTD分析

针对典型 Vivaldi超宽带天线时域特性分析较难的问题,设计了适用于3.1～10.6 GHz 的Vivaldi天线,并利用时域有限差分算法(FDTD)进行建模和计算.仿真结果表明,该Vivaldi天线电场信号的脉冲延续时间约为0.5 ns,振铃效应较小,高频部分比低频部分相位失真严重.FDTD分析为该天线校正相位、改进消除波形失真的方法提供了理论依据.     

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。     

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.     

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。     

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。     

新型电阻加载微带贴片天线

对电阻加载微带贴片无线进行了理论分析．并采用了矩量法和有限差分时域法进行了仿真计算，然后进行了试验测试，从这三个方面均可以看出电阻加载方法虽然能够提高微带贴片天线的带宽，但也同时使得天线的效率有较大的降低为此提出一种新型结构的电阻加载微带贴片天线．并对该天线模型进行了分析和试验测试．结果表明：这种新型结构微带天线可以通过调整加载电阻大小和位置来控制天线的效率和带宽，使天线的效率和带宽能相互兼顾以满足在实际工程中的需要。     

平面渐变开槽天线的改进设计

采用高阻值电阻和短路销钉加载对微带线馈电渐变开槽天线进行改进,提出一种新型超宽带天线结构.利用ANSOFT HFSS高频结构仿真软件对新型天线的整体结构进行优化,在材料为FR4的介质板上设计了一副工作频段为1～40 GHz的天线模型.仿真结果表明,新型结构克服了传统天线中馈电线对阻抗带宽的限制,并使天线尺寸缩减了37....     

一种对踵型Vivaldi超宽带天线设计

为了提高传统Vivaldi天线低频段的前向辐射增益,设计了一种尺寸为96 mm×50 mm×1.5 mm的对踵型Vivaldi超宽带天线.该天线通过在其底层增加了一个矩形地板,并将其介质基板在x和y轴上分别向外进行一定延伸来提高辐射特性.最后,利用仿真和实测相结合的方法进一步验证了设计的可靠性.结果表明,该天线的最高增益超过8 dB,具有良好的阻抗匹配特性,而且在3～12 GHz的频带范围内方向图特性良好,可以实现超宽带传输.     

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。     

一种强互耦阵列天线的校正方法

Vivaldi天线因具备优异的宽带扫描性能,被广泛应用于雷达、无线通信、测向系统等领域.由于Vivaldi天线单元组阵后存在强电磁耦合作用,使阵列方向图失真引起波束指向偏差,影响测角精度.针对相控阵天线单元间由于互耦引起阵列方向图失真,导致阵列天线波束指向产生偏差这一问题,提出了一种基于最小二乘互耦矩阵的相位校准方法对波束指向进行校正,最后采用了一组X波段的16单元Vivaldi阵列天线进行仿真实验.仿真实验结果表明,针对Vivaldi天线阵列在强互耦情况下波束指向存在偏差这一问题,该校正方法可以对该阵列天线波束指向偏差进行有效校正,为工程应用奠定了理论基础.     

基于电阻加载技术的超宽带天线系统设计与实验

针对安装在探测车尾部的超宽带天线的需求,研制了一种基于电阻加载技术的超宽带天线系统.该天线系统由两个完全相同的电阻加载单极子天线组成,其中一个天线用于发射信号,另一个用于接收信号.采用时域有限差分方法对整个收发天线系统的电性能进行了仿真模拟,并制作了一套收发天线样机,安装在探测车上,在电波暗室中进行了测试.分析研究了介质的电特性参数对雷达系统探测能力的影响,并对冰川进行了探测试验.测试与仿真模拟结果表明:该天线具有较低的电压驻波比和良好的辐射特性以及较小的拖尾,可以满足超宽带雷达的实际工程应用要求.     

一种新型双频宽带八单元5G手机天线设计

针对无线通信设备对MIMO天线多频段,结构简单和高隔离度的要求,研究提出了一款用于5G手机的新型双频宽带八单元多输入多输出(MIMO)天线;天线基板采用FR4材质,整体尺寸为150 mm×75 mm×0.4 mm;天线“U”型辐射单元加载在基板的一面,尺寸仅为10 mm×3.6 mm,每个单元被馈源分为两个部分,分别产生3.5 GHz和4.9 GHz两种谐振模式;同时,在金属板的一面,通过刻蚀矩形槽的方式,改变电流有效路径和阻断单元间的电流传输,以增加工作频带带宽和减弱单元间的耦合程度;仿真和实测结果表明：当S11小于-6 dB时可以覆盖3.3～3.6 GHz和4.8～5.1 GHz,天线单元间隔离度优于13.6 dB,辐射效率达到67%以上。与传统天线相比,天线在结构,带宽,隔离度等方面具有优势,具有良好的应用前景。     

共面波导馈电的蝶形缝隙天线及其散射特性研究

设计了一种共面波导馈电的蝶形缝隙天线.采用CST电磁仿真软件详细分析了天线结构参数(蝶形缝隙的长度L、宽度W和介质基片的厚度h)对天线性能的影响.优化后的天线阻抗带宽为770MHz(S11<-10dB),增益为1.2dB,并具有良好的辐射方向.另外,采用CST计算了天线的雷达散射截面(RCS),结果表明:天线RCS的最大值出现在谐振频率上,为10.67dBsm,且主极化平面上的RCS值远大于交叉极化平面上的值.最后计算并分析了加载电阻条件下该天线的雷达散射截面,结果表明:适当加载电阻可以缩减天线的RCS.     

一种新型钻石形超宽带天线的设计与实现

设计一种新型钻石形超宽带天线,该天线印刷在介电常数为4.4的FR4介质板上,尺寸为26mm×24mm×0.8mm.设计过程中对天线辐射贴片进行两次优化,并利用阶梯化接地板的方法对天线进行优化.实验结果表明,该天线可在2.0~14.5GHz内实现电压驻波比VSWR≤2的带阻特性,相对带宽为151%,且具有结构简单和小形化等优点,可应用于各种超宽带(UWB)系统中.     

一种高增益低RCS微带天线设计

设计了一种基于人工电磁材料的覆层,并将其应用于微带天线。该覆层由介质板及其两侧的人工周期表面构成,上表面是加载集总电阻的方环贴片,具有宽带吸波特性;下表面是开条带缝和圆环缝的金属贴片,具有部分反射特性。将其加载到微带天线的上方,通过上层的吸波表面吸收入射电磁波并结合下层的部分反射表面与金属地板构成Fabry-Perot(F-P)谐振腔增强天线的定向性,以实现微带天线辐射和散射性能的改善。仿真和实测结果表明加载人工电磁材料覆层后,天线的RCS在2~14GHz宽频带范围内实现了明显的减缩,最大减缩量达到28.3dB而天线的增益在工作频带内都得到了提升,最大提高了4.3dB。     

一种小型抗金属UHF标签天线的研究与设计

为了满足实际的应用需求设计了一款小型化FR4板材的UHF频段RFID标签天线。天线的构形采用了加载变形的开口谐振环(SRR)的T形匹配结构,实现标签天线的小型化,并且根据实际要求将尺寸控制为48 mm×18 mm。利用HFSS天线仿真软件对所设计的天线进行仿真分析,结果表明该标签天线的回波损耗值及方向性均良好,说明其与特定的标签芯片之间有良好的阻抗匹配特性并且具有良好的辐射特性。天线的结构以及厚度还有其良好的工作特性说明其可以很好地满足抗金属场景的实际生产和应用的具体要求。