一种Ku波段混合馈电频扫天线阵设计

研制了一种俯仰向波束固定,方位向频扫的Ku波段频扫平面天线阵.采用双层微带结构获得带宽约18%的宽带微带贴片天线作为阵列单元.天线阵俯仰向采用微带功分器及该种天线单元组成线阵.方位向为实现波束较大范围的频扫能力, 并提高天线阵的工作效率采用波导慢波线缝隙与线阵微带线电磁耦合结构进行馈电.在采用HFSS软件完成仿真设计的基础上,加工并测试了一套12×40规模的天线阵,结果表明该天线阵在工作频段内驻波比优于1.5,波束扫描范围大于80, 副瓣电平优于-20 dB,除中心频点外,增益大于26.5 dB.     

毫米波Rotman透镜天线的计算机仿真设计

设计了一个频率在37 GHz的7波束毫米波Rotman透镜多波束天线.分析了透镜焦距的选择方法,以实现最小的相位误差.Rotman透镜采用微带形式实现,天线单元采用微带贴片天线,并实现了Rotman透镜与天线阵列的整体仿真.结果表明,该天线可以实现多波束宽角度的扫描特性.     

双层宽波束天线设计

针对宽波束天线在车载雷达中的应用,突破角雷达方位面3 dB波束宽度的限制,实现微带阵列天线在水平面的宽波束覆盖,设计了一款1×10串馈微带双层结构天线。线阵单元采用道尔夫-切比雪夫（Dolf-Chebyshev）综合法电流分布来达到降低天线俯仰面副瓣的效果,在串馈阵列上方加载寄生贴片和介质基板拓展天线方位面的3 dB波束宽度。分析了双层天线展宽波束的原理,加工并实测了双层宽波束天线,其方位面的3 dB波束宽度为134.6°,增益达到10.6 dB,副瓣电平为-19.8 dB,可以满足车载角雷达天线需求。     

基于结构复用的双频圆极化共口径天线设计

提出了一款低剖面宽波束高口径利用率的双频圆极化共口径天线。天线采用结构复用的设计理念,规划拓扑布局,设计不同类型的天线单元。上层采用微带环形贴片使其工作在无人机数据传输频段(1430－1444 MHz),下层采用微带圆形贴片使其工作在无人机遥控频段(2408－2440 MHz)。环形贴片既是低频辐射器,同时也作为高频引向器进行波束调控,实现宽波束特性。仿真和测试结果表明,该天线具有良好的阻抗匹配和圆极化特性,阻抗和轴比带宽均覆盖了无人机通信系统的两个工作频段,同时天线的剖面高度仅为0.07λ0。因此,实现了结构紧凑、性能可控的宽波束双频圆极化共口径天线,在无人机通信系统中具有潜在的应用价值。     

单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊分析

星载合成孔径雷达设计中的一个基本限制是测绘带宽和方位分辨率之间的矛盾,采用单相位中心多波束技术可在一定程度上缓解这一矛盾,从而成为实现高分辨率宽测绘带星载合成孔径雷达系统的一种技术途径。该文在简要介绍单相位中心多波束技术原理的基础上,分析了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的来源,提出了单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊计算公式,并给出了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的仿真计算实例。该文分析结果对单相位中心多波束合成孔径雷达的系统设计具有一定的参考价值。     

微带串馈赋形波束阵列天线设计

利用阵列天线的不均匀性可以实现对辐射单元幅度和相位的控制以达到特殊波束赋形目的。传统设计中,基本没有考虑微带不连续性对微带传输线长度的影响。本文采用仿真方法获得了微带贴片单元的等效参数,综合考虑了微带不连续性对贴片单元长度以及贴片间传输线长度的影响,设计了双层X波段32元串馈矩形微带贴片阵列天线,实现了余割平方赋形波束。运用电磁仿真软件CST对该阵列天线进行仿真,制作了天线实物并进行了实验,结果与预期指标吻合较好。     

基于方位向多波束-多相位中心的星载SA R多维波形编码技术研究

通过方位向多波束与多相位中心结合,采用方位向-快时间二维波形编码发射技术获得了星载SAR系统高分辨-宽测绘带成像的优良性能。所提方案在发射端的方位向采用脉内扫描形成多个方位窄波束,以减小子多普勒带宽,距离向通过波束展宽获得宽测绘带;在接收端沿距离-方位向形成多个等效相位中心,通过俯仰DBF技术分离各子波束回波信号来抑制距离模糊,方位向通过谱重构方法解方位多普勒模糊,并通过多个子多普勒谱拼接获得方位高分辨。文中研究了本系统的主要系统参数典型设计及性能优势。仿真结果表明,该系统能有效的完成高分辨-宽测绘带任务,相对已有的其它星载SAR系统,系统性能优势明显,系统结构更加轻便灵活。     

声矢量阵宽带恒定束宽波束形成技术研究

基于声矢量阵提出了一种宽带恒定束宽波束形成方法,该方法将宽带方位估计中的空间重采样思想应用到恒定束宽波束形成器设计之中,并通过计算机仿真实现了宽频范围内-3 dB主瓣宽度的恒定,这对于进一步研究声矢量阵宽带波束域高分辨方位估计技术是十分重要的。     

基于带状线形式的宽带Rotman透镜设计

针对宽带多波束网络的需求,设计了一个32天线端口,24波束端口,扫描±45°基于带状线形式的Rotman透镜。通过全场仿真计算,分析了透镜波束端口到阵列之间S参数的幅度、时延特性,并据此计算了Rotman透镜的各个波束在不同频率的方向图。通过波束计算分析,发现基于微带形式的Rotman透镜相对于基于带状线形式的Rotman透镜在超宽带工作时有明显的色散效应。按照所做的基于带状线的透镜设计,制作了Rotman透镜测试样机。通过对样机的端口间幅度相位性能测试,对比分析了仿真和测试结果,验证了设计的Rotman透镜的超宽带波束扫描性能。     

77 GHz汽车角雷达宽波束平坦增益阵列天线设计

设计了一款基于波束赋形技术的宽波束、平坦增益平面阵列天线,用于汽车角雷达系统. 该阵列天线由三个1×10串馈线阵组成,串馈线阵采用单元不等间距分布的Dolph-Chebyshev天线综合法进行设计以降低副瓣. 为了满足汽车角雷达宽视场角（field of view,FOV）的需求,对平面阵列天线采用波束赋形技术以展宽方位面的波束宽度并提高增益的平坦度. 仿真与实测结果吻合较好,实测结果表明1×10线阵副瓣电平为?19.7 dB;3×10平面阵列天线的方位面3 dB波束宽度为106.4°,方位面增益平坦度可达?45°~45°,其最大增益为11.3 dBi.     

DBF相控阵天线在超高分辨率机载SAR中的应用

该文从叠加原理和相控阵天线的扫描原理出发,提出了一种灵活方便的波束生成方法。用此方法由微带贴片天线单元组成了145cm48cm的天线阵,生成了波长为24cm,方位向半功率波束宽度为23的宽波束。由合成孔径原理可知,条带SAR的方位分辨率随波束宽度的变宽而提高。该文将宽波束天线用于超高方位分辨率机载SAR,计算了天线的性能指标和SAR的系统参数。比较了条带SAR和Spotlight SAR这两种常见的SAR模式的分辨率和测绘范围。     

Beam tilt-angle compensation for a rotatable flush-mounted surface-wave antenna on an asymmetrical ground plane

The beam tilt angle of a rotatable flush-mounted surface-wave antenna mounted on the underside skin of an aircraft varies as the antenna is mechanically scanned in azimuth. This beam tilt-angle variation results because the antenna is presented with a finite asymmetrical ground plane, which introduces a wide range of ground-plane conditions to the antenna as a function of azimuth angle. A method that can compensate partially for these beam tilt variations for low beam tilt angles is described.     

Antenna array techniques for nonuniform cell zooming and adaptive frequency planning

This paper proposes the antenna array system and the techniques for the nonuniform cell zooming and adaptive frequency planning which is suitable for the energy‐efficient LTE network and multitier 5G heterogeneous network. The antenna array system is designed for the beam width control and scan control in the azimuth plane. The beam tilt is controlled in the elevation plane to control the cell radius. The first feature of the antenna array system is to perform nonuniform sector size control in order to deal with the nonuniform traffic distribution. The second feature of the antenna array system is to control the beam scan in the azimuth plane for the adaptive frequency planning. The footprint control of the current work is evaluated considering the antenna array's radiation pattern and all the physical parameters. Adaptive frequency planning can mitigate cochannel interference (CCI), which may be caused due to the cell zooming techniques proposed in this work. The footprint simulations confirm that the antenna array system can control the sector size with the highest possible flexibility. The antenna array system due to these features can effectively mitigate the interference. The results also confirm that the current antenna array system outperforms the existing antenna array systems.     

双频段双极化共孔径阵列馈源反射面天线设计

介绍了一种新型Ku/Ka双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射面天线的设计。在双频段双极化共孔径阵列馈源设计中,Ka波段采用裂缝波导阵,并且位于共孔径馈源阵列的下层,双极化Ku波段采用微带贴片天线、位于共孔径阵列馈源的上层。文中给出了该双频段双极化共孔径阵列馈源的设计及测试结果,并将该测试结果代入偏馈抛物柱反射面天线中在FEKO软件平台上进行了半实物仿真,仿真结果表明,该双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射天线实现了如下设计目标:Ku波段双极化水平面扫描范围为±17°,两个主面副瓣电平优于-30dB,Ka波段水平面扫描范围为±10°,两个主面的副瓣电平优于-30dB,双频段双极化两个主面的波瓣宽度和波束指向完全匹配。     

毫米波车地通信的小型化波导螺旋阵列天线设计

高速磁浮列车毫米波车地通信系统要求其车载天线具有小型化、宽频带、圆极化和辐射扇形波束等特点。为更好地满足这些要求,设计一种中心馈电的小型化波导螺旋阵列天线。该天线馈电系统采用同轴波导中心馈电、4路矩形波导并馈的形式,通过改变馈电波导尺寸、耦合探针长度以及末端采用波导同轴转换器等形式,实现了所有单元的等幅馈电;天线单元由低剖面螺旋天线构成,采用顺序旋转技术改善天线的圆极化性能。利用全波电磁仿真软件设计了一款中心频率为38 GHz的28单元波导螺旋阵列天线,并进行了实验测试。测试结果表明：在37~39 GHz频带范围内,天线驻波比小于1.41,增益大于21.7 dB,轴比小于3.6 dB,俯仰面波瓣宽度为4.5°~4.7°,方位面波瓣宽度为29°~29.7°,满足毫米波车地通信系统车载天线的设计需求。     

一种宽带双极化赋形抛物盒喇叭天线

对空探测的雷达天线要求天线具有宽频带、全极化、高增益、方位面宽波束覆盖、俯仰面余割波束覆盖的特点,需要最大限度平衡大空域覆盖与高增益之间的矛盾,实现资源的最有效利用。本设计在传统抛物盒喇叭的基础上,在X 波段40%带宽范围内实现了一种方位面和俯仰面差异悬殊的波束性能,同时利用波导正交馈电技术实现双极化。仿真和试验均表明,设计的抛物盒喇叭天线在方位面能够实现30°波束覆盖,俯仰面实现0°~60°的大空域余割赋形波束。同时抛物盒喇叭还具有结构紧凑、馈电效率高的特点,有利于实现天线的小型化、轻型化设计。     

A high aperture efficiency, wide-angle scanning offset reflectorantenna

A unique single offset reflector antenna has been designed which provides as much as ±30° of scanning in azimuth while maintaining a much higher aperture efficiency than a torus antenna. Like a torus antenna, different portions of the reflector are illuminated for each scanned beam. The reflector profile curve in the plane of scan is found by least squares to minimize the error for the beams with the greatest scan angle, and then polynomial terms of up to sixth order which minimize nonplanar phase errors are added to produce a three-dimensional reflector surface. Numerical simulation indicates very good results for all 0.5° beams in the ±30° azimuth field of view, with peak gain no more than 0.3 dB below ideal and highest side-lobe levels no worse than 13.3 dB below the peak gain. Additionally, comparable performance can be extended to the elevation plane out to 15°/-30°, although full azimuth performance becomes compromised at extreme elevation scan angles. By using an offset design, there is no blockage of the outgoing beam by the feed array assembly for azimuth scanning. With better feed performance than comparably sized paraboloids, and being more compact than similar torus reflectors, this novel antenna should find numerous uses in spacecraft and terrestrial applications     

基于石墨烯的波束可重构太赫兹天线

设计了一种工作在太赫兹(THz)频率下的微带八木(QYU)天线.该天线由金属微带传输线、金属反射器、金属半圆形辐射贴片和三组单分子层-石墨烯-贴片导向器组成.由于石墨烯的电导率可电调谐特性,可以通过调整施加在石墨烯导向器上的偏置电压来动态调控天线的辐射方向.通过对天线的基本性能和可调特性系统地模拟和优化,数值结果表明,通过改变加在石墨烯导向器的偏压,天线的主辐射波瓣角φ(方位角)可以在30°-150°的范围内进行扫描,并且具有非常快的调制速度和非常低的回波损耗.该天线非常适合于相控阵雷达等THz波束可重构应用。