改善带宽和增益的阶梯状EBG结构微带天线设计

设计了一种基于电磁带隙结构(Electromagnetic band-gap,EBG)的微带天线,可显著改善天线带宽和增益。EBG结构用于抑制表面波传播,增加微带天线辐射增益;天线基板厚度的增加有益于拓展工作带宽。根据实际需要,EBG结构和天线可以不共用衬底基板。该方法可代替传统扼流环天线,在不牺牲天线性能的前提下,能显著缩减天线体积,在通信领域有潜在的利用价值。     

双极化多形微带天线的隔离研究

本文分析了双极化多形微带天线的隔离,给出简要的理论结果。其理论基础系微带天线的“腔模理论”和“感应原理”。假定天线贴片和接地板之间的场结构与由电壁和碰壁组成的腔体场近似,研究了多种几何形状、发射或接收,线极化或圆极化的两相同微带天线元的隔离。给出了一些降低天线元间耦合以及缩小天线尺寸的方法。     

基片对微带天线性能的影响

一、引 言 本文详细说明了使用微波基片设计和制造微带天线单元及阵列的基本方法。这种方法适用于设计满足各种要求的多种微带天线。实践证明,尽管这种新型的薄平板天线某一方面的性能较差,但制作起来却很方便,这是一个很有价值的优点。本文提供的设计资料适用于形状简单的天线单元,如矩形和圆形微带补片。为了满足规定的天线性能指标,需要对基片的厚度和介电常数进行挑选,     

GSM频段双频工作微带天线的数值模拟

设计了具有双频段工作特性的微机械微带天线,该天线适用于蜂窝通信及个人通信系统。其10dB带宽达到了8%以上,辐射效率为78%,天线长度小于1/16波长。首次将三维H-MRTD(theHaar-Wavelet-Basedmultiresolutiontimedomain)全波分析方法应用于该天线的建模和分析,并将H-MRTD数值计算公式推广到了非均匀有耗媒质中。数值模拟结果同传统FDTD方法及实验结果进行了比较,结果表明,每个波长只需取较少的空间离散网格,三维H-MRTD时域全波分析方法便能较精确地模拟微机械微带天线,并能有效地减少CPU计算时间及节省计算机内存。     

微带阵列天线雷达散射截面缩减技术研究进展

天线的雷达散射截面(radar cross section,RCS)是判断飞行器隐身能力的重要参数。降低天线RCS大致可以分为全时缩减和非全时缩减两类方法。追踪最新的研究进展,介绍了一些可以降低微带天线RCS的结构,详细讨论了天线RCS缩减的各种方法并分析其利弊。最后指出微带阵列天线需要结合多种技术形成多层可重构阵列来减少RCS。     

新型毫米波微带天线H槽耦合馈电设计

针对毫米波段微带天线频带窄,馈电对天线辐射影响严重等缺点,提出了一种新型天线单元结构.该单元采用H型槽耦合馈电和增加寄生贴片的方法,实现了天线带宽的增加.此方法可使得带宽达到11%(VSWR<2).通过采用多层寄生贴片对单元进一步改进研究,验证了该单元具有进一步展宽带宽和作为天线罩保护天线的作用,天线的带宽可达到22%.     

同轴线馈电的球面共形微带天线的数值分析

采用基于矩量法(method of moments,MoM)的面线积分方程法分析了同轴线馈电的球面共形微带天线的输入阻抗。面线积分法在分析过程中具有未知量少,计算时间短的优势。天线贴片电流和探针电流分别采用Rao-Wilton-Glisson (RWG)基函数与三角基函数来模拟。在线面连接处,提出一种新型的连接基函数以保证探针与贴片的电流连续性。激励源采用磁流环模型,并且结合球表面磁并矢格林函数求解激励源在天线表面产生的场。最后,通过实例验证了连接基函数的可行性,并分析了两副球面共形微带天线的输入阻抗,证明所提分析处理的正确性。     

基于连续波干涉仪系统的高隔离度天线

针对连续波干涉仪系统中对收发天线的布阵要求及高隔离度要求, 设计了一款工作于X波段的串馈形式的微带天线阵列, 并将其排布成1发5收形式的收发天线阵列。基于干涉仪原理, 通过长短基线结合方式兼顾宽范围测向不模糊和高精度测角。同时, 通过天线布局优化法、阻挡法、铺设吸波材料法等, 将收发隔离度由52 dB提升至79 dB。所提出的高隔离度收发天线阵列在连续波干涉仪系统中具有良好的应用前景, 所采用提高隔离度方式在优化收发天线隔离度时具有一定的推广性。     

基于特征模理论的超宽带单极子天线设计

对于传统的天线而言，其带宽相对较窄。针对此问题，提出了一种新型超宽带(ultra-wideband, UWB)对称单极子微带天线。根据特征模理论, 首先对一款窄带单极子印刷天线进行特征模式分析, 结合天线理论, 在窄带天线结构上引入渐变结构和矩形槽, 使特征模式在目标频段内谐振, 并通过馈电激励方式激发出该特征模式, 从而使天线带宽得到拓展的同时具有良好的增益。仿真结果表明, 基于特征模理论设计的天线具有140.86%的相对带宽, 在2.88~16.6 GHz的工作频段内阻抗匹配良好, 并且具有良好的辐射性和稳定的增益, 其工作频率覆盖UWB频段、无线局域网、射频识别、全球微波互联接入及Ku频段。     

Fabry-Perot天线设计的系统方法

利用接收工作状态模型法,对法布里珀罗（Fabry-Perot,FP）型微带天线进行了系统方法设计与研究,并用电磁场分布理论,从全新的角度解释了FP谐振天线可获得高方向性的原因。同时,设计了包括频率选择性表面、介电常数分别为10.2和4.4的不同类别的介质板在内的3种不同盖板,并将其应用在FP天线上。在此基础上,对FP天线的辐射性能、方向性系数和增益都进行了测算和对比分析,并同时计算了其口面利用效率。     

基于HFSS新型宽频带微带天线仿真设计

采用HFSS10电磁场仿真软件设计一副新型宽频带微带天线。天线采用空气介质层,通过在脊形接地板顶端用同轴探针对单层方形贴片馈电,减小了探针电感,从而能获得很宽的工作宽带,该天线的仿真和实测驻波比VSWR≤2：1的阻抗带宽达到66%,覆盖了2GHz-4GHz的频率范围,且研究结果表明该天线还具备宽波束特性。给出了天线的HFSS仿真设计步骤以及相对应的设计原理,并通过模型仿真结果和加工实物的实测结果进行对比,得出仿真和实测结果具备很好的一致性,结果说明了HFSS软件的可靠性和高效性。     

混合编码方式自适应差分进化算法优化设计宽带天线

针对传统微带天线带宽窄的缺陷,提出了一种混合编码方式的自适应差分进化算法来优化展宽带宽。该方法先对贴片和地板采用网格编码进行粗优化,再对去除的贴片和地板部分采用基函数编码进行细优化,通过寻优得到了一款新型的宽带天线,带宽从11~15 GHz展宽到了9~17.5 GHz左右,天线带宽展宽率达到了112.5%。该方法计算精度高,通用性强,通过两步优化大大减小了计算量,基函数编码提供了优化天线的新思路。     

机体散射对共形天线阵方向性的影响

机体散射对机载短偶极子天线方向性影响的研究已见论述,然而,有关实际的机载共形天线以及共形天线阵的分析还没见报导。我们对机载共形微带天线进行了分析,进而分析了机载共形微带线阵和面阵,考察了机身形状及机体散射对其方向性的影响,得出结论如下: 1.阵中天线采用单元相位补偿可以使机身曲率的变化对天线阵方向性影响不大; 2.机体散射在某些扫描角下对天线阵方向图副瓣影响较大; 3.在水平面方向图中,机体散射对面天线的影响比线天线要小。 在研究中我们发现,参考文[1]中提出的飞机模型具有局限性。本文给出了另外一种模型,适合天线位于飞机侧面时的机体散射分析,这样就可以根据天线在机身上的位置来决定采用两种飞机模型中的哪一形式。分析证明这一模型对机载共形相控阵天线的设计具有重要应用价值。     

单层和双层手征微带偶极子天线的辐射特性

本文首先给出了有金属衬底的任意分层手征介质中的并矢格林函数,由此分析了单层和双层手征微带偶极子天线的辐射场特性,并且给出了对应于不同手征导纳的手征微带偶极子的辐射场方向图。结果表明,选择合适的电磁参数和几何尺寸,可以制成高增益、宽频带手征微带天线。     

微带天线的阻抗带宽

本文综述微带天线带宽问题的一些新进展,进而探讨微带天线的辐射机理和今后进一步改进的可能性,并对阻抗带宽的一些有关问题进行了讨论。     

曲面微带天线电磁散射特性分析

使用矩量法分析研究了有限曲面微带天线的结构散射特性。运用等效原理,建立了一般曲面微带天线的体面耦合电场积分方程,在积分方程中由于采用的是自由空间格林函数,从而避免涉及微带天线分层介质格林函数的解析表示和精确计算。在伽略金法中,介质部分采用SWG基函数,金属表面部分采用RWG基函数,通过金属表面与介质基片交界面处施加电流连续性方程,有效地减少了待求未知量数目,明显改善了阻抗矩阵条件数。     

用微波全息摄像法测量天线的相位图

前言 最近,由于天线使用的频率逐渐增高,因此要求测量大孔径天线的高频相位图。 试验天线相位图的测量方法,历来是在试验天线附近设置基准天线,然后用幅相接收机测量这两个天线所接收的电场的相位差。利用这种方法,在高频下对大孔径天线的相位图进行测量时,由于试验天线和基准天线的间距较大,所以从各天线到接收机的信号电缆较长,此外,由于温度变化、电缆摆     

基于单元位置误差的有源相控阵天线辐射和散射性能综合分析

针对有源相控阵天线雷达散射截面积(radar cross section, RCS)计算复杂,及天线单元位置误差对其RCS的影响难以估计的问题,基于天线单元的相位误差分析,建立了有源相控阵天线的结构与散射阵因子耦合模型,极大简化了有源相控阵天线RCS计算的复杂度,并在此基础上研究了天线单元位置误差对增益及RCS的综合影响。结果表明,合理降低天线单元的位置精度可以抑制有源相控阵天线的RCS。工程人员可基于此权衡辐射和散射性能,适当放宽有源相控阵天线加工及安装公差,在保证天线综合性能前提下有效减轻加工难度,降低加工成本。     

具有双陷波特性的小型Vivaldi超宽带天线

设计了一种具有双陷波特性的小型化Vivaldi天线。通过在天线的辐射贴片上开一对E字型结构和在馈电处开电容性负载环路(capacitively loaded loop, CLL)结构,可以有效滤除无线局域网(wireless local area networks, WLAN)(5.15~5.825 GHz)、卫星X波段(7.25~7.75 GHz)的干扰。天线的工作带宽为3.3～12.8 GHz,天线结构简单紧凑,具有非常小的尺寸,仅为26 mm×13 mm×0.762 mm。从天线的表面电流方面,解释了天线的陷波原理,并且加工了天线实物。实测的驻波比、增益和方向图与仿真结果一致,验证了该天线在超宽带波段内具有良好的陷波特性、增益特性和全向性,可以应用于小型化超宽带系统中。该天线对于设计陷波Vivaldi天线也具有一定的指导意义。     

低雷达截面的新型超宽带单极子天线

针对超宽带天线的隐身问题,设计了一种新型的超宽带低雷达截面的单极子天线。测试结果显示天线-10 dB带宽范围为2.2~10.4 GHz,天线在2.5 GHz和8 GHz的方向图对称性良好。相比于参考天线,该新型天线的雷达截面（radar cross section, RCS)在带内的大多数频点实现了有效减缩。在最大增益损失不超过1 dB的情况下,实现了两个不同入射方向RCS的最大减缩量分别为6.4 dBsm和17.9 dBsm。该天线可应用于超宽带隐身平台上。