一种新型波束可控的口径耦合天线

设计一种基于人工电磁结构（AMC）的新型口径耦合天线。对加载了AMC 结构的口径耦合天线进行仿真。 根据仿真结果,天线的工作频率为5.5GHz,辐射的波束指向21°时增益为6.4dB。文中对天线的参数进行分析,波束 的偏移角度与AMC 结构的有关。将AMC 结构变为一排,天线波束可以指向11°。根据天线单元构造1×2 的子阵, 阵列天线具有更高的增益和带宽,并可以有波束的偏移。 天线子阵工作在5.5GHz 时天线的波束指向为26°,增益 8.47dB。     

采用新型馈电结构的双频宽带导航天线设计

基于新馈电结构,设计了一款覆盖全球四大卫星导航系统的双频宽带贴片天线。采用了一种四分八馈电线路,以8个同轴馈电探针两两相连的方式将两路天线馈电信号合为一路,有效简化了馈电网络的复杂性,同时保证了天线辐射的增益、带宽和轴比性能。该双频辐射贴片单元采用正八边形层叠式结构设计,并在每个天线单元边缘对称添加两组矩形调谐单元,有效增加了天线辐射的波束带宽。该双频天线单元在高频1.482~1.617 GHz（波束带宽155 MHz）和低频1.191~1.252 GHz(波束带宽61 MHz）频段范围内,都能保证良好的辐射增益;高低频的3 dB轴比带宽为-130°~130°,具备良好的圆极化性能。经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。     

基于幅度加权的天线波束控制方法研究

提出一种通过调整天线单元之间的激励幅度而非相位来控制天线波束指向的方法。从全息干涉原理出发计算得到特定波束指向下各个单元的激励幅度值,根据该值对一维天线阵中各个单元的激励幅度进行设置后,天线实现了-30°到20°的扫描。将激励幅度连续值等效为“0”和“1”编码后,天线具备同样的扫描特性。设计了两款天线单元s1 和s2,在9.2 GHz 时两个单元的辐射效率为46%和4%,实现了与“1”和“0”编码的一一对应。在Rogers 4003基板上根据0°和-30°所对应的编码序列刻蚀相应的单元s1 和s2,加工得到两款天线N1 和N2。仿真和测试结果表明天线获得了良好的阻抗匹配特性,且天线波束指向分别为0°和-32°,验证了幅度加权方法在天线波束控制中的可行性。     

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。     

一种倾斜波束双极化天线

提出了一种具有倾斜波束辐射特性的新型双极化天线。该双极化天线由两个正交的纺锤形偶极子 组成,根据准八木天线原理,在偶极子两侧加载寄生振子作为反射器和引向器,用以实现倾斜波束辐射。这种纺锤 形偶极子可以增加电流长度从而减小天线的整体尺寸。同时在每个偶极子贴片上蚀刻两个梯形槽,以实现良好的 阻抗匹配。另外,通过连接到同轴线的金属短截线对纺锤形偶极子进行激励,简化了天线馈电结构。测试结果表 明,天线的阻抗带宽为3. 36~3. 69 GHz(S11 <-10 dB),两个极化端口之间的隔离度大于16 dB,波束倾斜度为30°,波 瓣宽度约为85°,可适用于单侧大角度扫描阵列。     

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。     

一种三单元新型宽波束扫描电控无源阵列天线

通过电抗加载来控制方向图主瓣指向的天线称为电控无源阵列天线,简称ESPAR天线.提出了一种三单元H形缝隙耦合馈电贴片ESPAR相控阵天线,该天线通过分别改变加在两侧寄生辐射贴片馈电端的直流控制电压来改变相应的电抗加载值,从而使其实现宽波束扫描.给出了该天线的详细分析,以及电磁仿真结果,结果表明,该天线在H面上能实现-30°～30°的宽波束扫描.     

波束扫描反射阵列天线偏焦特性

针对波束扫描反射阵列天线在大角度扫描时增益下降及方向图恶化等问题,提出通过馈源偏焦来改善反射阵列天线的扫描性能。采用方形贴片结构设计了一款工作在X频段的反射阵列天线。研究馈源在15°,30°,45°扫描角的纵向偏焦以及10°,20°和30°扫描角的横向偏焦对波束扫描反射阵列天线性能的影响。测试结果显示,在扫描角度较小时,横向偏焦引起波束指向的改变,波束宽度变化不大。减小馈源纵向偏焦尺寸,旁瓣电平减小,中心频率处的增益提高,尤其是在较大的扫描角度时效果更加明显,有利于提高波束扫描反射阵列天线的大角度扫描能力。     

基于方向图可重构天线的新型宽角度扫描相控阵

提出了一种基于方向图可重构天线单元的新型相控阵,并分别研究了其均匀、非均匀相控阵的扫描特性。通过重构天线单元的工作状态和各单元的激励,其均匀阵可以获得低副瓣电平等较好的辐射性能,其非均匀阵的主波束扫描范围达到±80°,在扫描平面内3dB 主波束覆盖可达176°,且栅瓣电平很低。研究表明了重构天线在相控阵天线研究中 的广阔应用前景。     

基于超表面的低剖面宽带圆极化天线

基于超表面设计了一款低剖面、宽带、圆极化天线。天线由改进的Wilkinson功分器馈电实现宽带90°相位差,超表面单元在传统方环形单元上加载箭头结构来增加额外的等效电容,进一步改善了天线带宽和增益性能。仿真和测试结果表明,天线的阻抗带宽为36.7%(2.0 GHz-2.9 GHz),3dB轴比带宽为26.1%(2.0 GHz-2.6 GHz),保持稳定右旋圆极化辐射,峰值增益8dBic,整体天线厚度仅0.05 A。(6mm)。     

宽带低交叉极化超材料漏波天线的设计

基于基片集成波导结构提出了一种新型双层电磁超材料单元，并验证了其左手特性。将超材料单元应用于漏波天线的设计，所设计的天线由15个双层电磁超材料单元组成。将设计好的天线进行加工测试，测试与仿真结果吻合较好，表明漏波天线的工作频带为7.20~12.70GHz，在工作频带内可实现从后向-78°到前向+80°的连续主波束扫描，天线在工作频带内的测试增益均大于10dBi，峰值增益为15.2dBi，3dB增益带宽达到50.2%。此外，该漏波天线具有很低的交叉极化电平，交叉极化始终比主极化低至少30dB。相比于新近文献报道的同类型超材料漏波天线，所设计的天线具有更加优越的电气性能。     

A Novel Reconfiguration CPW Leaky-Wave Antenna for Millimeter-Wave Application

A novel reconfigurable millimeter-wave leaky-wave antenna is proposed according to the radiation characteristics of periodically loaded coplanar waveguide and simulated by the finite-difference time-domain method. The simulated results demonstrate that the single main beam of this antenna operating at 35.0GHz can scan with small steps in the E-plane from ?90° to 90° except the angle around 0°. The main beam scanning is obtained by the antenna structure reconfiguration with nine discrete states controlled by embedded switches and two feed ports. The antenna is useful for millimeter-wave applications.     

Reconfigurable Beam‐Steering Antenna Using Dipole and Loop Combined Structure for Wearable Applications

This paper proposes a reconfigurable beam‐steering antenna using a bended dipole and a loop. The radiation patterns of the two antennas are cancelled or compensated, and headed towards a specific direction when the dipole and loop antenna are combined at a reasonable ratio. The proposed antenna can steer the beam directions by controlling the operation of two artificial switches. The proposed antenna was manufactured on a PCB (FR‐4) and a flexible PCB (polyimide). In the case of the antenna that was fabricated on a PCB, the maximum beam directions were +50°, 0°, and –50° in the azimuth direction using the two artificial switches, and the antenna gain was 1.96 dBi to 2.48 dBi in the operation bandwidth of 2.47 GHz to 2.53 GHz. Also, the antenna was fabricated on a flexible PCB and measured under various bending conditions for wearable applications.     

一种适用于LTE 基站的宽频带双极化印刷偶极子天线

提出了一种适用于LTE 移动通信基站系统的低成本双极化偶极子基站天线辐射单元,天线采用0.8 mm板厚的FR4基板双层印制工艺。利用微带线垂直和折叠结构的辐射臂设计,有效地扩展了天线工作带宽,减小了天线物理尺寸。将两个偶极子单元垂直交叉构成±45°双极化天线。测试结果显示天线电压驻波比VSWR 小于1.5 的相对阻抗带宽为52.9%(1.705 ~2.93 GHz),隔离度大于19 dB,天线平均增益为8.67 dBi,半功率波束宽度为67°±8°。测试与仿真吻合较好,可应用于移动通信基站。     

基于零折射超材料的双频高增益微带天线*

基于双面对称单环开口谐振器对结构奇异的电磁特性,设计了一种频率可控的各向异性零折射超材料。将这种零折射超材料应用于普通双频微带天线,制备了中心频率为5. 15GHz 和6. 8GHz 的零折射双频微带天线。仿真和测试结果显示,由于零折射超材料的引入,天线的侧向辐射减弱,方向性增强。在低频工作时,零折射微带天线E 面和H 面半功率波束宽度分别减小了29°和10°,增益提高了2. 2 dB。在高频工作时,零折射微带天线E面和H 面半功率波束宽度均减小了16毅,增益提高了2. 4 dB。将零折射超材料应用于微带天线的介质基板,为高性能双频微带天线设计提供了有效途径。     

Scanning characteristics of ferrite fed microstrip array antenna

A new ferrite fed microstrip scanning array antenna is proposed which is capable of beam scanning in the azimuthal plane as well as in the elevation plane. The antenna consists of eight microstrip arrays, each having six elements in cascade. The antenna is fed with a ferrite loaded rectangular to circular waveguide transition. The coupling between the feed system and diOEerent arrays is achieved through slots cut in the circular waveguide. Theoretical investigations of the proposed antenna exhibit a beam scanning of ±180° in the azimuthal plane with the help of dc bias and 90° in the elevation plane for ±750 MHz deviation. A scan rate of 0:06° MHz^?1 is achieved for each array antenna in the elevation plane, which makes it suitable for radar. Continuous uniform beam shift is observed during scanning.     

Peano分形加载单极子辐射性能的研究

对有限地板尺寸和介质填充情况下Peano分形加载单极子天线的辐射特性进行了研究.利用HFSS分析了地板尺寸和填充介质材料对天线反射系数、辐射方向图和增益的影响.仿真表明:随着地板尺寸的减小,天线的阻抗带宽和增益明显减小,H面方向图变化不大,而E面方向图的半功率波束宽度增大,波束仰角减小;填充材料的介电常数过大会导致天线性能的恶化.在分析研究的基础上,设计并研制了地板尺寸为220mm×220mm的一阶和二阶Peano分形加载单极子天线.天线分别实现了45°和36°的波束仰角,50°和45°的半功率波束宽度.仿真与实测结果均表明凋节地板尺寸是控制Peano分形加载单极子天线E面半功率波束宽度和波束仰角的一种简单而有效的方法.     

基于SIW 的多波束CTS 阵列天线设计

文中设计了一款基于基片集成波导(SIW)的毫米波高增益多波束连续横向枝节(CTS)阵列天线,它 通过切换馈电端口实现多波束功能。该天线整体结构简单,采用印刷电路板工艺实现。天线主要包含馈电喇叭、平 面波转换结构以及辐射结构三个部分,由三层基板构成。馈源为基于SIW 的馈电喇叭,并在口径处添加匹配结构以 提高其辐射性能;平面波转换结构由SIW 抛物面和渐变耦合槽组成,可将馈电喇叭辐射出的柱面波转换为幅度服从 泰勒分布的平面波进而为CTS 阵列馈电,因此天线具有低副瓣的特性;辐射结构为1×8 的CTS 阵列,通过优化缝隙 宽度以保证每个单元辐射出相等的能量。天线工作在30 GHz,通过切换馈电端口可在±20°范围内实现波束切换,天 线测试结果与仿真结果吻合,验证了设计的合理性。     

Proposal and Design of a Slim Electronically Steerable Parasitic Array Radiator Antenna in the 2.4-GHz Band

We propose an electronically steerable parasitic array radiator antenna that is about 96% smaller than a conventional one. The antenna can shape a beam with a working gain of about 6 dBi without a matching circuit and steer the beam in steps of 45°. The reactance with which parasitic elements are loaded is designed to achieve vswr of <3 in the frequency band for IEEE802.11b by controlling the set of reactance values in three steps. Consequently, a pen-sized beam steerable antenna can be made for a 2.4-GHz-band wireless local area network. The antenna is unique in that the current excited on parasitic elements is stronger than that excited on the fed element when a beam is shaped.