一种新型布局的圆极化微带天线阵优化设计

提出了一款高增益低副瓣新型圆极化微带天线阵。单元天线采用叠层切角圆极化微带结构,通过八边形边界布局和顺序旋转交叠组阵技术,实现了天线阵方向性图的对称性和圆极化辐射性能的最优化;馈电网络采用威尔金森功分器和最大平坦式阻抗变换器实现不等功分宽带阻抗匹配,通过改进馈电方向寻求对称结构,简化了馈电网络的设计。制作了天线阵实物并进行了测量。测试结果表明:天线在3.2~4.6 GHz频段内S₁₁<-10 dB,阻抗相对带宽36%;在3.8~4.5 GHz频段内顶点轴比小于3 dB,圆极化相对带宽17%;在4~4.4 GHz频段内天线增益均在15 dB以上,最高增益达17 dB。     

超宽频带圆极化微带天线阵列的设计

提出了一种多层结构的宽带圆极化辐射单元,该单元采用上下2个贴片切角和空气层的层叠结构,实现了天线的宽带圆极化和宽带匹配特性.在此基础上,利用圆极化天线阵的宽带馈电技术,设计了一种超宽频带四元组合圆极化微带天线阵.经过仿真计算,天线工作于C波段时,阻抗带宽和3 dB轴比带宽分别达到了41%(VSWR<2)和34%,其带宽对一般的圆极化微带天线有大幅度的增加.该超宽频带的圆极化天线在通信、雷达等领域的应用前景相当广阔.     

高增益低副瓣X波段宽带圆极化Vivaldi天线阵设计

设计了一种新型的覆盖X波段的宽带圆极化2×2天线阵,具有高增益、低副瓣和良好的圆极化性能.该阵列以Vivaldi天线为基本单元,采用旋转对称的十字形结构,四端口等幅馈电且相位依次为0°,90°,180°和270°.此天线阵在整个X波段内阻抗匹配良好,轴比均低于3dB.采用矩形栅栏和底部扼流环结构将天线地板上的表面电流集中在槽线附近并降低后向辐射,从而获得低副瓣和高增益.频段内的峰值增益为10.7 dB,前后比大于20 dB.两个主平面的方向图对称性良好且基本重合.各天线单元间的低耦合使得天线阵的交叉极化很低.实物测试结果与仿真结果基本吻合.     

电小尺寸锥台上单馈圆极化共形导航天线阵设计*

在电小尺寸锥台上,设计并实现了一款工作于GPS L1 频点(1.575GHz)和北斗B1 频点(1.562GHz) 的锥台共形水平全向圆极化微带天线阵。采用HFSS 软件仿真,比较分析了锥台共形对贴片天线阵单元S11 、轴比、 增益等参数带来的影响,通过对辐射贴片尺寸调整,改善其圆极化性能,提高了圆极化增益。加工实物天线阵样机, 测试结果表明,该天线阵在1.556 ~1.578 GHz 频段内S11<=-10dB,在GPS L1 频点和北斗B1 频点处,水平全向增益 最大值分别为2.08dB 和1.19dB,增益不圆度小于2dB,实测结果证明该天线具有良好的水平全向圆极化辐射性能。     

一种宽频带高增益16单元微带天线阵设计

设计了一个中心频率为6.52GHz具有宽频带高增益特性的16单元微带天线阵。综合运用H型缝隙耦合馈电技术、插入空气层技术和在贴片天线上切角的方法展宽天线的带宽。该天线阵由两层介质板构成,采用反相馈电可抑制高次模的耦合,交叉极化电平低。使用三维电磁场仿真软件AnsoftHFSS对该天线阵进行仿真优化,并根据仿真结果做成实物加以验证。对实物的测量结果表明:天线阵仿真阻抗带宽(S11≤-10 dB)为21.5%,增益为19.85 dB;实测阻抗带宽(S11≤-10 dB)为22.5%,增益为18.8 dB。天线阵性能良好,能满足工程实际要求。     

宽带高性能四脊波导圆极化器设计

在射电望远镜和卫星通信天线中,圆极化器是关键部件之一。传统圆极化器在保证0.75 dB轴比时的相对带宽最多为41%,无法满足日益增长的宽频带应用需求。该文利用四脊波导的宽带特性,通过采用具有不同尺寸的水平脊和垂直脊,使四脊波导两个正交主模的相位常数不同,来实现宽带移相特性,并给出了一种宽带四脊波导圆极化器的设计方法。按照这一方法,设计了一款宽带C波段圆极化器,工作带宽为3.625～7.025 GHz,相对带宽64%。该文还研究了圆极化器主要参数变化对其性能的影响,加工并实测了一个圆极化器样机。实测结果显示出,该圆极化器两个正交极化的反射损耗均小于–21 dB,相差90°±3.8°,相应的轴比小于0.6 dB。测试与仿真结果吻合良好,证明了分析与设计方法的正确性。     

高增益低副瓣圆极化微带天线阵的研制

以工作频率为4.14 GHz,5单元圆极化微带天线阵为研究对象,研制出了与馈电网络为一体、具有圆极化特性的微带天线阵.利用不等幅馈电网络实现了天线方向图的低副瓣,采用枝节匹配技术解决了圆极化微带天线阵与馈电网络为一体的工程实现较为困难这一技术难题.在此基础上,研制了天线阵实验样机,并对实验样机进行了测量,实验结果表明;该天线阵具有良好的圆极化特性和低副瓣特性,进而说明了该方法是有效可行的.     

LTCC4×4圆极化微带阵列天线

为解决微带阵列天线的小型化及宽频带的问题,采用了一种新的天线工艺——低温共烧陶瓷(LTCC)工艺,并对传统的阵列天线模型进行改进,从而设计出在X波段呈现出小型一体化、宽频带、优良的圆极化和高增益等特性的4×4微带阵列天线。通过电磁仿真软件HFSS仿真优化确定了阵列天线的最佳尺寸。对4×4圆极化微带阵列天线实物进行测试,结果表明,该阵列天线的相对阻抗带宽(反射系数S11<-10dB)达到15%(9.24~10.74GHz),天线的圆极化轴比最小值为1.65dB,最大增益>16.5dB,同时,阵列天线也表现出了良好的方向性特性和低副瓣特性。     

一种宽带圆极化馈源单元的研制

采用圆锥等角螺旋天线形式,研制了一种宽带圆极化馈源单元,测试了驻波、互耦、方向图、轴比、增益、相位中心。结果表明,在S波段60%带宽内,驻波小于1.78,轴比小于3 dB,增益可达9~10,带内相心稳定,可相扫30°,其重量仅为50 g。该天线是理想的可相扫宽带轻型圆极化馈源单元。     

宽带高增益圆极化微带天线与阵列

设计了一副宽带高增益圆极化微带天线,并进行组阵分析。天线中心频率2.6 GHz,通过增加寄生贴片和空气层来提高天线单元的增益和带宽。上下两层介质板上边长不同的切角方形贴片分别激励一个低频与高频的圆极化模,有效地拓宽了轴比带宽。仿真结果表明,反射系数|S11|<-10 dB带宽21.8%,3 dB轴比带宽12.0%,中心频率点增益9.0 dBi。对天线单元进行加工测试,与仿真结果较为吻合。设计了2×4元阵列,并进行了仿真,增益提升至17.5 dBi,3 dB轴比带宽10.4%。