双频段双极化微带天线阵列设计*

设计了一种双频段双极化的阵列天线。该阵列天线采用多层微带天线形式,七层结构,通过口径耦 合和微带线边馈两种馈电方式实现双线极化,在辐射贴片上方增加寄生贴片以扩展带宽,实现双频段。天线工作在 12.25 ~12.75GHz 及14 ~ 14.5GHz,实测增益18dB 左右,隔离度大于40dB。该天线剖面低,重量轻,可作为子阵组 成更大规模的双频段双极化阵列。     

一种可用于5G点对点通信的宽频双极化阵列天线

本文设计了一款高增益宽频双极化天线。该天线采用多层辐射贴片的结构，拓展天线的带宽，并用一对正交分布的微带线直接馈电在辐射贴片上，增强天线极化隔离度，形成双极化特性。通过设计馈电网络，组成阵列后实现良好的带宽与定向辐射特性，并且具有良好的端口隔离度和辐射极化纯度。实测结果表明，小于-10dB的阻抗带宽为18.18%(5.0～6.0GHz),带内平均增益为15.5dBi,全频段端口隔离度小于-30dB,主瓣方向上的主极化电平与交叉极化电平相差40dB,带内增益波动小于3dB,具有良好的增益平坦度。该天线适合作为5G通信系统中的天线单元，具有实用价值。     

应用于多波段的超高增益贴片天线设计

为扩大带宽的同时提高增益,设计了一种由四个矩形组合构成的微带贴片天线,该天线达到了在多波段的情况下兼具超高增益的电特性。天线工作在2.57~2.8 GHz,4.47~4.7 GHz,5.26~5.45 GHz,6.1~6.2 GHz,6.7~6.9GHz频带内,带内回波损耗均小于–10 d B,可应用于S波段、C波段、Wi MAX(2.3~3.5 GHz)和Wi Fi(5.25~5.35 GHz)频段,最高增益达到9.45 d B,比传统微带天线增益高了约5 d B。     

基片集成波导双极化环形缝隙天线研究

基于基片集成波导(SIW)结构,提出了一种具有高端口隔离度的双极化缝隙天线。天线正面蚀刻一个直径约为λ0/2的环型缝隙作为辐射源,工作于圆形SIW谐振腔的主模TM11;背面中心位置蚀刻微带交指电容,使SIW腔体电尺寸减小了约7%;采用一对正交微带线分别由两个端口为天线馈电。所设计的天线谐振在5.8 GHz频段,–10 d B阻抗带宽为1.7%,最大增益为8.5 d Bi,端口隔离度高于35 d B。测试结果表明,该双极化天线具有高隔离度、高增益的特点,可用于MIMO等无线通信系统中。     

一种基于5G应用的圆极化微带相控阵天线

本文提出一款应用于5G频段,可实现方位面±40°波束扫描的圆极化微带相控阵天线。该相控阵天线单元是由矩形贴片、上下介质板、缝隙耦合馈电结构、金属反射板构成。利用切比雪夫综合法的一分八不等分功分器实现相控阵天线的馈电形式。测试结果表明,阵列天线的驻波比带宽为3.25 GHz～3.69 GHz,端口隔离度大于25 dB,扫描过程中增益最大为21 dB,增益衰落小于3 dB,最大扫描角处轴比为2.89 dB。该天线具有低剖面、高隔离度、高增益以及良好的波束扫描性能等优点。     

一种高隔离度的三阻带超宽带MI MO天线设计

针对超宽带传输在无线通信系统中的要求,设计了一种以FR4为介质基板的高隔离度三阻带超宽带MIMO(Multiple Input Multiple Output)天线。该天线由两个水平放置的天线单元组成。通过在U型辐射贴片上腐蚀两个C型槽和在馈线两侧增加两个对称的C型枝节阻断了WiMAX、WLAN和7.5 GHz-X波段的干扰。在接地板上引入一个T型隔离枝节实现了高隔离的特性。实测结果表明:该天线的工作范围为1.89～12.95 GHz,分别在2.12～4.09 GHz,5.18～5.92 GHz,7～8.35 GHz处形成了三个S_(11)高于-10 dB的阻带,并且端口隔离度S_(21)均低于-20 dB,峰值增益为6.94 dB,包络相关系数ECC均小于0.05,因此在阻断窄带通信的超宽带领域具有良好的应用前景。     

低交叉极化水平的宽带滤波贴片天线

提出了一种低交叉极化水平的宽带贴片滤波天线。在层叠式贴片与金属大地之间插入一对1/4波长短路谐振器,天线的通带内可出现3个反射零点,实现了拓展天线工作带宽的效果。在通带的高端出现两个反射零点,提高了天线的高端带外抑制水平。该天线与传统的微带贴片天线相比,具有宽频带、高增益、低交叉水平以及高端频率选择性的优势。为验证理论预期的可实现性,设计了中心频率在3.5 GHz的天线案例。仿真结果表明,该天线的剖面高度为0.1λ0,10 d B匹配带宽为22%,增益为8.4 dBi,交叉极化小于-30 dB。     

一种高隔离度双频MIMO天线

文中设计一种具有高隔离度的双频MIMO天线。将两款宽带毫米波天线垂直正交地放置于FR-4介质基板上,得到结构紧凑的双端口极化分集天线和四端口MIMO天线,利用其相互正交的极化方式提高了相邻端口间的隔离度。为了满足双频特性,分别在两天线单元的辐射贴片上刻蚀半圆环形和U形缝隙,地面开了长方形槽。通过HFSS仿真分析表明,所设计的天线可工作在28 GHz(24.5～29 GHz)和39 GHz(36～47 GHz),且在工作频段内具有较好的辐射特性,相邻端口间的隔离度达到了30 dB以上。同时,在天线上方加载了4根金属条作为引向器,提高了天线的增益。     

基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺的在片背腔贴片天线（英文）

提出了一款基于0. 13μm SiGe BiCMOS工艺设计、加工的340 GHz在片背腔贴片天线.辐射贴片位于AM金属层,带状线馈线置于LY金属层并通过连接AM金属层和LY金属层的金属化通孔对辐射贴片馈电.通过设计连接AM金属层和M1金属层的金属化通孔形成谐振腔体展宽了天线阻抗带宽、提升了天线辐射性能.天线的仿真阻抗带宽(S11≤-10 d B)为9. 2 GHz(335. 6～344. 8 GHz).天线在340 GHz处的仿真增益为3. 2 d Bi.天线的整体尺寸为0. 5×0. 56 mm~2.     

具有谐波抑制功能的双极化缝隙天线

针对微波能量传输领域中接收天线与发射天线发生极化失配时,整流天线接收的能量会急剧下降的问题,设计了一款工作在2.45 GHz具有谐波抑制功能的双极化缝隙接收天线,该接收天线本身发生一定角度旋转时仍可通过双极化的特性接收能量。通过在贴片上开大小合适、结构对称的缝隙,实现天线水平极化和垂直极化;运用缺陷地结构,实现谐波抑制功能。仿真结果显示,在2.45 GHz处,天线的隔离度高于17.6 dB,增益3.9 dBi,阻抗匹配良好,在二次、三次谐波处天线的回波损耗为-0.38 dB和-0.96 dB,仿真结果和实测基本吻合。     

单点馈电高增益圆极化三角形微带贴片天线设计

提出了一种单点同轴线馈电小型化高增益圆极化三角形微带贴片天线的设计方法。通过在三角形贴片的中心开一个十字形槽获得圆极化及尺寸缩减,同时在接地板上开三个同尺寸三角形槽提高天线的增益,通过调节三角形槽的尺寸在保持圆极化的情况下准确调节天线的谐振频率。HFSS仿真数据表明,当天线工作于2.43 GHz时,阻抗带宽和圆极化带宽分别为120 MHz(4.9%),30 MHz(1.2%),增益为3.5 d B。与传统的小型化方形贴片天线相比,该天线具有更小的贴片面积和更宽的工作带宽。     

双频双端口天线的隔离度优化设计

设计了一款双频双端口微带阵列天线,该天线由两个矩形辐射贴片构成。将两个辐射贴片平行放置,在其中一个低频对应的较大尺寸贴片上开矩形槽,将高频对应的较小尺寸贴片嵌套在矩形槽中。相互嵌套的结构形式带来严重的端口耦合,而天线端口间的互耦是制约阵列天线性能的主要因素之一,在辐射贴片间加载两条平行微带线用来隔离耦合电流,并且在平行微带线中间设置圆形接地贴片,通过过孔将微带线上耦合电流引入地板,同时在高频辐射贴片嵌入部分的垂直边两侧开缝,能进一步有效减小耦合电流,提高隔离度。经过隔离度优化设计后,最终实现天线在工作频带内隔离度均大于20 dB。天线的工作频段分别为15. 2 GHz(14. 83 ~16. 10 GHz)和5. 8GHz(5. 68 ~5. 88 GHz),对应的最大增益分别为7. 8 dBi 和6. 8 dBi。天线两个辐射贴片尺寸分别为0. 36λ(15. 2GHz)和0. 37λ(5. 8 GHz),该天线辐射单元相互嵌套,满足小型化设计需求。     

一种高增益微波光子天线阵列的设计

设计了一种中心频率为20 GHz的8单元微带光子天线阵列,利用微波光子技术解决了传统微波技术在高频、宽带等方面的问题。天线单元为矩形微带贴片天线,馈电网络采用具有λ/4阻抗匹配枝节设计的多级T型等分功分器。采用光子上变频技术产生20 GHz的微波信号,光载微波信号经光纤传输后由阵列天线发射。利用三维高频结构电磁场仿真对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真,结果表明天线阵仿真阻抗带宽为1.15 GHz,在带宽内最大增益为13.6 dBi。将天线阵列应用到微波光子系统发射端,测量结果表明,最大增益可以达到6.92 dBi。该天线阵列性能良好,可广泛应用于未来移动通信网络覆盖领域。     

Ku 波段全口径高隔离度双极化阵列天线的研究

本文提出并设计制作了一种新型的全口径高隔离度双极化单脉冲阵列天线。该阵列天线单元采用微带贴片与喇叭复合的形式,将微带贴片作为喇叭的二次激励源,以获得更高的单元增益。其中的微带贴片采用一对相互垂直的带状线通过两个呈“T”型分布的“H”形缝隙耦合馈电,以获得较高的极化隔离度（在工作频带内小于-35dB）。在阵列馈电设计中采用二次错位倒相技术,进一步改善了极化隔离度和交叉极化。仿真和实测结果表明,在f0±200MHz 内,驻波比小于2,垂直极化增益大于27dB,水平极化增益大于27.5dB,端口极化隔离度小于-40dB,和差端口隔离度小于-28dB。     

宽带高隔离度双极化多层微带阵列天线研制

一种新型阵列天线采用多层印制板形式、通过寄生贴片加多级阻抗匹配实现了宽频带工作,对矩形贴片相互垂直的两条边采用"H"缝耦合及微带线边馈实现了双极化。实验结果表明,双层带线馈电网络很大程度上解决了馈电网络间耦合问题,提高了端口隔离度。天线带宽约26.5%,实测增益19 d B左右,隔离度大于37 d B。该天线剖面低、质量小,可作为单元组成更大规模的阵列。     

一种双陷波超宽带阵列天线的设计

以传统矩形微带天线为基础模型,设计了一种双陷波超宽带阵列天线。阵列由两个相同结构的超宽带单极子天线构成,均由微带线馈电。通过在辐射贴片上蚀刻两个C型槽实现了WiMAX和WLAN频段的陷波,在两个贴片边缘开一个矩形缺口并加载寄生单元来提高隔离度。测试与仿真吻合度较好,天线覆盖2.5～12.0 GHz,具有3.3～3.7 GHz和5.1～5.9 GHz两个阻带,隔离度全部高于22 dB,峰值增益达6.7 dB,辐射方向近乎全向,可应用于UWB无线通信系统。     

一种可用于体域网的小型化超宽带天线设计

基于FR4环氧板,设计了一种可用于体域网的非对称共面波导馈电的超宽带天线。该天线由Y型贴片、梯形地板和三叉戟共面馈线组成。Y型贴片、圆形贴片、三角形贴片实现4~5 GHz的中低频处带宽小于-10 d B的效果,梯形地板和三叉戟共面馈线实现7~14 GHz的高频处带宽小于-10 d B的效果。该天线采用非对称共面波导的馈电方式,具有良好的共面性与高度的集成性,使得天线的总体尺寸更小,辐射贴片的面积为22 mm×21 mm。与以往的小型化超宽带天线相比,该天线具有尺寸更小、带宽更宽的优势。经网络矢量分析仪测试结果表明,该天线在2. 14~11. 32 GHz的超宽带频段内回波损耗小于-10 d B(相对带宽为136. 4%),可适用于2. 4/5. 2/5. 8 GHz无线局域网、3. 5/5. 5 GHz WiMAX、LTE频段38和LTE频段40。同时,该天线距离人体大于5 mm时的比吸收率(SAR)小于2 W/kg,满足国际标准。     

一种旋转馈电的圆极化微带阵列天线设计

为展宽微带天线的轴比带宽并提高增益,利用旋转馈电方法设计出一种小型化宽轴比高增益的圆极化微带阵列天线。天线由四个微带贴片单元和一个旋转馈电网络组成,每个贴片单元为引入半圆槽的切角矩形,且关于中心旋转对称;旋转馈电网络位于底层介质基板的表面,与四个贴片单元通过四个镀铜通孔相连。利用电磁仿真软件HFSS对天线的性能进行数值计算,阵列天线的-10 dB阻抗带宽为12.3%(4.71～5.33 GHz),3 dB轴比带宽为13.2%(4.67～5.33 GHz),峰值增益在5.2 GHz为9.02 dB。     

一种小型化超宽带MIMO天线设计

提出了一种基于槽天线的小型化、高隔离度的超宽带(Ultra Wideband, UWB)多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)天线.该MIMO天线由两个槽天线单元构成, 为了增加天线阻抗带宽, 每个槽天线单元由末端带有圆形贴片的微带线和末端为圆形的槽线两部分耦合馈电.采用在地板上开槽和方向图分集方法, 减少地板表面波和空中电磁波影响, 达到提高天线隔离度的目的.数值仿真和实验结果表明:该天线在3.1~11 GHz频段内满足端口反射系数|S₁₁| < -10 dB, 隔离度|S₁₂|在7~11 GHz频段内小于-25 dB, 在3.1~7 GHz频段内小于-16 dB, 并根据仿真和测试S参数计算了包络相关系数.     

基于六端口网络的泄漏对消拓扑结构设计

设计了一种基于六端口网络的电路拓扑结构,可用来有效地抑制泄漏信号。该六端口网络主要由3个3 dB定向耦合器和一个不等分功分器组成。在与接收天线信号对应的2个输出端口,发射天线的泄漏信号经过移相后等幅且反向,使泄漏信号相互抵消,从而显著改善雷达网络收发天线之间的隔离性能。为验证该泄漏对消技术,设计并仿真验证了一种工作于22~26 GHz的电路拓扑结构。在工作频段上,该泄漏对消电路的隔离度小于-29.5 dB,并于中心频率处达到-44 dB的最大衰减。仿真结果证明,该电路可以有效提高单天线收发系统的隔离度,改善发射端到接收端的信号泄漏问题。