新型Ku频段全向微带阵列天线

设计了一种新型Ku频段全向天线,该天线由双面辐射微带阵列组成,通过串联形式馈电,实现了全向中等增益辐射特性.文中给出了微带阵列天线的设计方法,对该微带阵列天线的阻抗带宽特性、方向图特性和馈电结构进行了分析.结果表明,该微带阵列天线反射损耗小于-10 dB的绝对带宽为1.15 GHz,在可用频带内全向增益为6.8 dB～7.3 dB,E 面波束宽度在20°～24°,H面方向图不圆度在±0.5 dB以内.该天线能够满足微波通信系统要求.     

宽波段恒波束矩形波纹喇叭

应用预测矩形喇叭远场辐射方向图的口径场理论,设计了一个工作在2.4:1的频带内、E面和H面三分贝波束宽度分别为17°和10°的波束宽度基本恒定的喇叭。假设喇叭在E面和H面的口径场为余弦分布,首先得出的一般结论是在最低的工作频带上,口径相位误差为0.37波长时,就能够在频带内使三分贝波束宽度的变化最小。得到了以喇叭颈部长度为函数的“恒定”波束宽度的一般设计曲线,它有助于三分贝波束宽度为9°～27°的这种喇叭的设计。喇叭的E面是波纹壁,为了覆盖2.4:1的宽带,波纹槽制成“T”形,这种T形槽是根据简单的传输线模型而设计的。为了实现这种特定的波束宽度,采用了混合喇叭。给出了从原型喇叭获得的某些实验结果。     

宽频带宽波束磁电偶极子天线设计

为了展宽天线的波束宽度,在磁电(ME)偶极子天线的基础上,该文设计出一种低交叉极化宽频带宽波束的新型磁电偶极子天线。通过将振子倾斜弯折,展宽了天线的波束宽度;结合6个寄生振子的对称加载,提高了辐射方向图的一致性。在型馈电结构基础上,优化天线的振子间距和振子长度,实现了天线58.5%的相对带宽(S11-10 dB),频带范围为2.3~4.2 GHz;对振子倾斜角度以及寄生振子的参数进行优化,在2.4~4.0 GHz的频带内实现了辐射方向图E面和H面同时达到120以上的半功率波束宽度(HPBW)。测试与仿真有较好的一致性,证明了所设计天线不仅具有宽频带宽波束特性,同时在整个频带范围内方向图的一致性得到了极大地提高。     

L型波纹太赫兹喇叭天线

本文提出了一款高增益、低旁瓣的L型波纹太赫兹喇叭天线。该天线工作于太赫兹第一个大气窗口,由波导段、模式变换段和辐射段三部分组成,在模式变换段和辐射段内壁引入波纹结构,利用控制变量法分析L型波纹喇叭天线模式变换段的波纹数目和辐射段每个波长内的周期数目对天线辐射特性的影响。分析结果表明:该波纹喇叭天线在工作频率为320~380 GHz范围内增益均大于21.7dB,其3 dB主瓣宽度都小于15.2°。该天线满足高增益、低旁瓣的要求,适用于太赫兹通信系统。     

一种用于浅层探冰雷达的改进型宽带小型化TSA天线

该文介绍了一种用于高分辨率浅层探冰雷达(工作于500 MHz-2 GHz)的小型化TSA天线。该天线采用共面波导到槽线的转换结构实现馈电,天线的两侧边采用波纹结构,构成波纹结构的金属细条带的长度从馈点端到辐射孔径端逐渐减小。仿真结果表明,比之传统的TSA天线,该天线的工作频带可向低频扩展,同时低频段端射向增益能够提高3 dB。测试结果表明,除550 MHz附近的一个窄频带(S11-8.2 dB)外,天线的阻抗带宽(S11-10 dB)大于10:1。此外,在500 MHz-2 GHz内测量得到的端射向增益大于3.9 dBi,测量得到的辐射方向图与仿真值有较好的一致性。     

一种Ka频段超低交叉极化宽频带波纹喇叭天线

波纹喇叭天线是一种结构紧凑、具有良好辐射性能的馈源天线,特别是轴向槽波纹喇叭天线可以在宽频段内实现极低的交叉极化,对扩展工作频段、实现极化复用有重要的价值。文章对轴向槽波纹喇叭天线的设计方法进行了研究,利用模式匹配法和全波算法软件设计了一种Ka频段超低交叉极化宽频带轴向槽波纹喇叭天线。实测数据表明,该喇叭天线工作频段可覆盖整个Ka频段（26.5~40 GHz）,在频段内回波损耗小于-20 dB、交叉极化小于-45 dB,同时天线具备良好的方向图对称性和相位中心稳定性,在卫星通信领域具有广阔的应用前景。     

宽波束±45°双线极化偶极子天线阵列设计

针对宽波束天线在移动通信中的应用,实现偶极子阵列天线的宽角域扫描覆盖,设计了一款宽波束天线单元以及1×16相控线阵。采用正交对称振子结构实现±45°方向辐射,振子采用椭圆环结构实现了宽阻抗带宽和宽波束,通过加载梯形结构降低了频段和实现小型化。实测结果表明,天线单元在6.425～7.125 GHz的频带内电压驻波比小于1.3,具有38.8%的相对阻抗带宽,在工作频带内其端口隔离度优于28 dB,3 dB波束宽度在频带内均大于126°,能够很好满足现阶段对阵列天线小型化、宽频带以及宽角域扫描的要求,在移动基站等领域有广阔的应用前景。     

一种X波段双圆极化天线的设计

本文提出了一种X波段的双圆极化微带天线。单元天线利用宽带定向耦合器实现双圆极化特性,切换馈电端口可辐射左、右旋圆极化波。耦合器通过金属化通孔与圆形贴片连通,获得了良好的轴比性能。仿真结果表明,单元天线的工作频带为9.5-11.0GHz,带内轴比小于2.04dB。单元天线剖面高度约为0.09倍波长,相对带宽为14.63%。辐射右旋圆极化波时,XOZ面、YOZ面的半功率波束宽度分别为98.5°、96.7°;辐射左旋圆极化波时,XOZ面、YOZ面的半功率波束宽度分别为97.8°、96.9°。并将单元天线排列成十六元线阵,仿真阵列的性能。十六元阵列的工作频带为9.6～10.9GHz,带内轴比小于2.61dB,最高增益18.16dBi,相对带宽为12.68%。     

宽带宽波束圆极化微带八木天线

提出了一种具有两级双贴片引向器结构的双馈圆极化微带八木天线.通过移除部分接地板结构,有效地增大了天线在端射前向的圆极化增益和波束宽度.等幅异相的同轴双馈模式使得该天线具有较宽的工作频带.数值仿真与实验结果表明:该天线同时满足驻波比R vsw≤1.5及端射方向轴比RA≤3 dB的相对带宽为11％.天线在俯仰面仰角0°至80°的范围内具有良好的圆极化辐射特性,方位面主极化半功率波瓣宽度达到88°,同时具有较高的辐射前后比.良好的工作特性表明此天线可作为机载或弹载通信的备选天线.     

一种Ka波段双槽波纹喇叭天线的设计

将轴槽和直槽相结合,设计了一种工作于Ka波段的新型双槽波纹喇叭天线,模变换段采用轴槽设计,辐射段采用直槽设计,通过仿真试验,获得了波纹喇叭天线轴槽和直槽的最佳数目,并在此基础上,优化了槽宽、槽深及光滑圆波导的长度,得到了辐射性能最佳的天线结构。将所设计的双槽波纹喇叭与传统的单槽波纹喇叭作为馈源,分别应用到卡塞格伦天线中进行了仿真试验。仿真结果表明,所设计的双槽波纹喇叭具有性能更优的辐射特性和驻波特性,作为馈源使用时,卡塞格伦天线在主极化方向上性能良好。     

一种开双C型槽的新型宽带微带天线设计

提出一种新型宽带天线结构,在天线贴片两边缘开两C型槽,以激励出新的谐振点,并在介质与地板间加入空气层,降低Q值,从而在较小体积的条件下实现展宽带宽的目的。通过仿真与测试结果表明,该天线在3．92～4．47GHz频带内反射系数均小于-10dB,方向增益达到8．22dB,具有良好的辐射特性。     

星载双圆极化混合波纹喇叭数传天线

提出了一种新型星载X频段点波束数传喇叭天线,这种新型波纹喇叭天线轮廓主要由若干轴向波纹和垂直波纹组成,轴向波纹段将合适比例的高次模式馈入垂直波纹段并共同实现优异的辐射匹配性能.利用基于模式匹配算法的CHAMP软件对天线进行设计优化,按照设计结果加工出产品,最终实测结果表明,该天线在8.0～8.5 GHz频带范围内具有较...     

一种毫米波宽带宽波束双极化微带天线

针对宽波束天线在5G毫米波宽角扫描阵列的应用,设计了一款基于接地金属柱的毫米波双极化微带天线单元。该天线具有低剖面、宽带、宽波束等优点。天线采用双“H”型缝隙耦合馈电,通过寄生贴片与开槽基板共同辐射展宽波束宽度,通过调节接地金属柱结构改变输入阻抗展宽阻抗带宽。实测结果表明,该天线的3 dB波束宽度在24.5～27.5 GHz的频带内(电压驻波比小于1.8)均大于130°,交叉极化比大于18 dB,两个端口之间的隔离度在频带内均高于26 dB。测试结果与仿真结果吻合较好。     

第七章 环加载波纹波导

<正> 1971年Y.Takeicki,T.Hashimoto和F.Takeda等提出用环加载的波纹壁展宽波纹喇叭的工作频带。1976年F.Takeda和T.Hashimoto对这种波纹喇叭进行了理论分析并与实验结果相验证,表明这种波纹壁的等效导纳在3.2:1的频带内呈现容性。而普通直槽波纹壁的等效导纳只能在2:1的频带内呈现容性。因此环加载波纹喇叭的工作带宽大为增加。他们设计的环加载波纹喇叭为普通直槽的波纹喇叭工作带宽的1.35倍。     

一种新型超宽带高增益维瓦尔第天线的设计与性能研究

设计了一种新型超宽带高增益维瓦尔第天线，在传统对踵维瓦尔第天线的两端均增加弧形辐射结构，从而提高天线的低频辐射带宽；在天线辐射方向添加一块渐变型介质板，将天线正反两面的表面电流限制在天线辐射方向，既可以矫正E面方向图的增益峰值偏移角度，也可以提升天线辐射强度。实测结果显示：1.6-20GHz频段内的天线VSWR均比小于2，倍频带宽高达12.5，增益为1.5-11.1d B，并且该天线的E面方向图对称性好、交叉极化比小，易于设计、成本低廉，在超带宽、高增益的定向辐射天线方向拥有较高的研究意义和应用价值。     

新型小尺寸带引向器波纹开眼对拓型Vivaldi天线

基于传统对拓型Vivaldi天线, 提出一种新型小尺寸对拓型Vivaldi天线.采用波纹、开眼和引向器等结构来展宽天线的工作带宽, 并分别对这三种结构对带宽的影响进行了分析.利用HFSS仿真优化得到的结构参数, 分别在两种介质材料上, 加工并测试了带引向器波纹开眼对拓型Vivaldi天线, 实测与仿真结果吻合.仿真与测试结果表明:两种介质上的天线工作频带均包含3~20 GHz, 尺寸仅为42.56 mm×40.16 mm×0.813 mm, 带内回波损耗S₁₁低于-10 dB, 带内增益均大于3 dBi, 最大增益达7.3 dBi, 交叉极化均小于-15 dB, 50%以上的频带交叉极化小于-20 dB, 最小可达-25 dB, 天线具有稳定的方向图, 良好的波形保真度, 是一种宽波束天线.     

具有双槽结构模变换器的双频段波纹喇叭

从双频段波纹喇叭的辐射特性出发,确定了喇叭的口面参数,设计了喇叭的辐射段、变角段和光壁过渡段,并用球面波展开法计算其辐射方向图。研究了双槽结构模变换器不同的角度对喇叭的回波损耗、辐射特性及工作带宽的影响。设计了Ku/Ka双频段波纹喇叭,E面和H面辐射方向图保持良好的等化,回波损耗在Ku频段优于22 dB,在Ka频段优于30 dB。     

基于高阻表面和波纹槽结构的法布里-珀罗天线研究

针对尺寸有限的法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)天线副瓣较大、增益带宽窄的问题,提出了一种基于高阻表面和波纹槽结构的新型FP天线模型.同时使用三维全波电磁场仿真软件CST就传统FP谐振结构、周期性以及非周期性加载高阻表面阵列和波纹槽结构对天线辐射性能的影响进行数值分析.模拟和实验测试结果表明:与传统FP谐振结构相比,加载周期结构仅能在较窄频带内提高天线增益,而加载非周期结构能使该天线增益在更宽频带内得到提高且其增益稳定性更好.     

一种串馈的非规则天线阵

均匀规则阵列天线的副瓣电平较差,且波束宽度较宽,不太适合于一维高精度相控阵雷达系统.针对这些要求,提出了一种基于串联馈电网络结构的非规则天线阵列.该阵列采用串馈方式,结合带空腔的微波多层板技术,通过带状线缝隙耦合方式,避免了背向辐射,同时获得宽带特性.该阵列采用遗传算法对阵列进行优化,获得低于-18 dB的理论副瓣电平,同时相比均匀规则阵而言,波束宽度仅有0.2°的拓宽.对于20°的波束宽度而言,该波束宽度扩宽量可以忽略不计.该阵列的实测2:1驻波带宽为19.8%,方向图带宽为12.2%,在方向图带宽内,阵列的实测副瓣电平低于-16 dB,阵列的带内测试增益高于11.7 dBi,实测结果和理论设计相吻合,表明该天线阵列适用于一维相控阵天线.     

宽频带宽角域扫描的圆极化相控线阵设计

针对传统相控阵工作频带窄、圆极化波束扫描角度小的问题,设计了一款宽波束天线单元以及1×6相控线阵。采用叠层贴片技术展宽天线的阻抗带宽,设计新型的三维地结构拓展天线的波束宽度,利用介质匹配层技术改善天线在低仰角区域的阻抗匹配,并通过双点馈电实现圆极化辐射。仿真与实测结果表明,天线单元的3 dB波束宽度在4.3~5.6 GHz的频带内均大于115°。天线阵列在4.5~5.3 GHz的频带内,主波束的最大扫描范围为-57°~58.5°,其3 dB波束覆盖范围达到185°,在主波束的扫描范围内轴比小于6 dB,具有良好的宽频带宽角域的圆极化扫描特性,在卫星通信、移动基站等领域有广阔的应用前景。