一种透射型线-圆极化转换超表面的设计及应用

提出了一种单对角线开缝的方形单元构成的透射型极化旋转超表面,并将其应用于宽带圆极化微带缝隙天线的设计中。采用等效电路法分析了超表面实现线-圆极化转换的工作机制,并对天线圆极化带宽的影响因素进行了参数扫描。仿真结果表明:加载超表面使线极化微带缝隙天线产生了圆极化辐射;同时,扩展了天线的阻抗带宽。天线相对阻抗带宽达到了33.2%,3 dB轴比带宽达到了19.5%,在阻抗带宽内天线增益均高于6.8 dBi,证实了新型超表面结构具有良好的极化旋转特性。     

馈电相位可调极化可重构微带贴片天线

设计了一种相位可调的极化可重构微带贴片天线.该天线采用双馈电方式工作,通过改变馈电网络中4个单刀双掷开关的导通状态在两个馈电点形成不同的相位差,从而实现左旋圆极化、右旋圆极化以及线极化之间的切换.实验结果与理论分析和仿真结果相吻合,天线实现了良好的极化重构能力.特别是不同极化状态下,天线工作频率具有良好的一致性.     

一种新型双频双圆极化复合微带天线设计

针对空间微波能量收集的应用场景,提出了一种微带线行波激励的双端口双频双圆极化复合微带天线。该天线由一个工作在低频段的微带圆环和一个工作在高频段的微带圆片复合而成,分别由两种不同的正交十字缝隙耦合馈电,采用微带线级联依次相差90°顺序旋转四馈电实现圆极化,通过对称性结构设计,分别从两个不同端口输入获得双圆极化性能。实验结果表明：在880～960 MHz和1.85～2.45 GHz频带内S11<-10 dB,阻抗相对带宽分别为8.7%和30%;在885～920 MHz和1.86～2.43 GHz频带内轴比小于3 dB,圆极化相对带宽分别为4%和29%;天线的方向性在工作频段内良好,在低频段增益达到5.4 dB,在高频段增益达到7.7 dB。该天线结构紧凑且加工简单,为双端口双频双圆极化天线的研究与设计提供了新思路。     

一种新型宽波束圆极化微带天线的设计

设计了一种新型宽波束圆极化微带天线,该天线采用四探针馈电,馈电网络由威尔金森功分器和传输线移相器组成,使四个馈电探针的相位依次相差π/2,实现了右旋圆极化辐射。通过Ansoft HFSS仿真结果表明：该微带天线结构简单、极化纯度高、全向性能好、轴比小于3dB的圆极化带宽达到27.7%,高于一般的微带圆极化天线（轴比小于3dB带宽约为15%）。天线可以很好地满足GPS通信的技术要求,也可用于无线局域网。     

宽带高增益圆极化微带-喇叭组合天线

研究了一种具有良好工作性能的微带-喇叭组合右旋圆极化天线,首先设计了一种双层宽带圆极化微带天线结构,同时满足电压驻波比(VSWR)≤2,轴比(AR)≤4 dB的频带宽度(Bw)≥24%,主极化增益大于9 dBi;通过引入角锥喇叭结构,在工作频带内将天线增益提高到12 dBi以上,同时不影响原天线的其他性能。为更好了解微带-喇叭组合右旋圆极化天线的性能,并快速而准确地设计该天线结构,对天线主要几何参数进行了适当分析和研究。     

角馈双极化微带贴片天线的辐射特性和极化特性研究

本文采用腔模理论导出了角馈双极化微带贴片天线的方向图表示式，并在此基础上分析了该天线的极化特性。结果表明角馈双极化微带贴片天线的两个不同极化并非处处正交，而是在有用的主瓣角度范围内，两个极化是接近正交的，而且采用多端口网络理论计算两馈电端口间的隔离度仍然大于20dB，因此角馈双极化微带天线能够用于极化分集接收。     

一种透射型线-圆极化转换超表面设计

提出了一种单对角线开缝的方形单元构成的透射型极化旋转超表面,并将其应用于宽带圆极化微带缝隙天线的设计中。采用等效电路法分析了超表面实现线-圆极化转换的工作机制,并对天线圆极化带宽的影响因素进行了参数扫描。仿真结果表明:加载超表面使线极化微带缝隙天线产生了圆极化辐射,同时扩展了天线的阻抗带宽。天线相对阻抗带宽达到了33.2%,3 d B轴比带宽达到了19.5%,在阻抗带宽内天线增益均高于6.8 d Bi,表明新型超表面结构具有良好的线-圆极化转换特性。     

宽带低RCS超表面天线阵设计

该文利用电磁超表面与微带天线的结构高度相似性,设计了2种辐射特性几乎一致且具有反射相位差异的超表面天线,通过将2种天线单元进行棋盘布阵,在x极化波和y极化波照射下分别利用相位相消及匹配负载吸收实现了天线阵带内散射能量的抑制。实测与仿真结果表明:该超表面天线工作于6.0～8.5 GHz。x极化波垂直入射时天线单站RCS减缩6 dB带宽为6.2～10.5 GHz,最大减缩量达21.07 dB。y极化波垂直入射时天线的带内RCS减缩依然能达到3 dB以上。且实测与仿真结果吻合良好。该设计方法为实现天线阵带内RCS减缩提供了新的设计思路。     

具有二次Koch分形边界的圆极化微带天线

设计了一种单馈点圆极化微带天线。微带贴片采用二次Koch分形边界的贴片结构,通过底馈方法激励起两个相互正交的简并模实现圆极化;采用CSTMicrowaveStudio@软件进行了仿真,其结果表明,在微带贴片的对角线上适当位置用探针馈电,可以实现圆极化辐射。对具有介质损耗的天线进行了仿真,结果与理想介质的差异较大。设计了一个右旋圆极化微带天线,并进行了测试。该天线工作于1．575GHz;VSWR小于2的阻抗带宽为51MHz;轴比为4dB;增益为3．8dB;贴片尺寸为42．4mm×42．4mm,可以用作GPS天线。     

基于超表面的宽带低剖面圆极化天线设计

设计并制备了一种基于超表面的宽带低剖面圆极化天线。该天线由上下两层构成,下层是传统的线极化缝隙微带天线,上层是由方形切角单元构成的超表面。分析了超表面将线极化波转换成圆极化波的工作原理,并对影响天线圆极化带宽的参数进行了优化。仿真结果表明:加载超表面后,不仅使天线辐射圆极化波,还扩展了天线的阻抗带宽,天线相对阻抗带宽达到17%,3 dB轴比带宽达到7.2%。为了验证设计的有效性,加工、测试了天线实物样品,并与仿真结果进行了对比。实测结果与仿真结果吻合较好,说明该天线具备宽带圆极化特性。最终天线整体尺寸仅为0.4λ×0.4λ×0.03λ,天线的剖面较低,非常有利于与载体共形的应用。