微带巴伦馈电圆锥正弦天线设计与实验

以双极化被动雷达为应用背景,开展了圆锥正弦天线的结构设计与实验方面的研究。圆锥正弦天线是将平面型四臂正弦天线设计成与圆锥表面共形的形式,采用微带粘结法加工而成。引入两个微带指数渐变平衡-不平衡转换器(巴伦)实现对四臂圆锥正弦天线的平衡馈电。针对频率2～5GHz的范围,设计了具体的天线结构和微带巴伦,对实际加工的天线进行了实际测量工作。在工作频率范围内,测得的两个极化端口的输入平均电压驻波比(VSWR)约为2,增益均大于4dBi,极化端口隔离度约低于-20dB,辐射方向图具有较好的极化纯度。本文的研究成果对实际工程具有重要的参考价值。     

微带线-槽线馈电缝隙等角螺旋天线设计

被动雷达导引头为探测与跟踪目标可采用宽带等角螺旋天线,针对降低等角螺旋天线剖面,该文提出一种低剖面背腔式微带线-槽线馈电缝隙等角螺旋天线。微带线-槽线巴伦(Balun)中渐变微带线将同轴线激励的不平衡电场最终转化为槽线处平衡电场。实测结果表明,该缝隙等角螺旋天线实现了1:9的电压驻波比(VSWR)带宽,良好的辐射方向图与圆极化特性。在天线背面加入高度仅有0.05L(L为最低工作频率所对应自由空间中波长)的反射腔,腔内放置矩形环状吸波材料,有效拓展了天线低频段带宽。测试结果表明带有反射腔的缝隙等角螺旋天线实现了1:6.4的电压驻波比带宽,天线增益大于4 dB,良好的圆极化与方向图特性。平面化、一体化的馈电方式与低剖面反射腔有效降低了缝隙等角螺旋天线剖面,测试结果验证了该文所提出的微带线-槽线巴伦馈电缝隙等角螺旋天线设计方法的有效性。     

一种新颖的超宽带平面等角螺旋天线的设计

分析了平面螺旋天线的研究方法,并设计了工作于2～12 GHz 的新颖的超宽带平面等角螺旋天线,由天线的宽带特性指标和平衡结构特性,天线两臂的辐射部分设计了一种带环状贴片的天线辐射结构,使圆极化轴比带内小于3 dB,天线馈电部分设计了一种阻抗为指数渐变和梯形渐变相结合的双线形式微带线宽带巴伦,并可采用50 W 同轴探针馈电,使带内反射系数小于-10 dB。测试结果表明,馈电的微带巴伦和天线带环状的结构形式都表现出良好的宽频带和圆极化特性。     

一种紧凑型超宽带双陷波天线的设计

提出了一款共面波导馈电的超宽带双陷波天线。该天线主要由梯形共面地、微带馈线和圆形辐射体三部分构成。其中,梯形共面地使天线实现超宽带,圆形辐射贴片上的倒L形槽和弧形槽使天线实现陷波特性。使用Ansoft HFSS软件对所设计天线进行仿真实验,然后加工成实物天线并进行测试。结果表明:天线回波损耗及辐射方向图的实测结果与仿真结果基本吻合,在3.0～10.9 GHz频段内,除陷波频段3.3～3.6 GHz和5.15～5.825 GHz外,天线的回波损耗均在-10 dB以下,相应工作频段内有较好的辐射方向图。因此,所设计的天线性能满足超宽带通信系统应用要求。     

平面螺旋天线及其宽频带巴伦的设计

研究了平面等角螺旋天线设计方法。该天线采用渐变线宽带巴伦馈电,实现了不平衡馈电到平衡馈电的转换, 使得在整个频段内的反射损耗小于-10dB。同时通过在天线一侧设置圆台背腔,实现了天线非频变的单向辐射特性,其 增益达7.5dBi。仿真及测试结果显示,该天线具有良好的驻波比及宽频带辐射特性,满足实际使用要求。     

新型超宽带微带天线辐射和散射特性研究

提出了一种改进的超宽带微带贴片天线。天线以共面波导方式馈电,其阻抗带宽在满足VSWR<2.0条件下的仿真计算结果为2.5~20 GHz,天线样机实测结果为2.8~18.7 GHz。研究天线的辐射和散射特性,并与参考天线作对比,发现在同样满足超宽带宽的条件下,设计的天线具有良好的RCS减缩效果。以设计天线为例,分析了超宽带微带天线的散射特性,为超宽带天线雷达截面减缩技术打下了良好的理论和实验基础。     

平面螺旋天线的设计与实现

平面阿基米德螺旋天线具有极宽的工作频带，然而其匹配平衡电路的宽频带实现则较难，尤其是在加反射腔以使其单向辐射时。在4-6GHz范围内仿真并实际制作出了用于某S波段雷达系统单向辐射的平面螺旋天线，给出了设计参数值、仿真结果及实测结果。     

加载电磁带隙结构的低剖面等角螺旋天线

介绍了平面等角螺旋天线的原理和设计方法,运用以有限元法为原理的专业软件Ansoft HFSS对加平板式低剖面等角螺旋天线（EAS-PEC）进行了仿真;研究了一种加载电磁带隙结构的低剖面等角螺旋天线（EAS-EBG）,该天线是在保持低剖面和不扩大横切面积的情况下,将小型EBG结构插入加平板式低剖面等角螺旋天线中,以优化轴比。仿真结果表明,加载电磁带隙结构的模型在工作频带4～8GHz内降低了轴比（特别是在5～7GHz内降低了3dB的轴比）,且没降低增益。在不改变外形尺寸的情况下,为优化低剖面等角螺旋天线的性能提出了一种可行的技术途径。     

圆锥印刷四臂螺旋天线的分析与设计

提出了一种应用于全球定位系统(GPS)的宽波束圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线。数值分析表明螺旋角和螺旋臂的长度是影响波瓣宽度的两个主要因素,文中给出了其变化规律。基于此,我们设计了一个中心频率为1.57542GHz的圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线,并制作了模型天线。测试结果显示该天线在中心频率处的3dB波瓣宽度约为200°,满足半球覆盖特性;3dB轴比带宽约为0.35GHz;驻波比在1.5以下的频率范围为1.47~1.6GHz。实验结果和仿真结果吻合良好。     

基于开口环谐振器的双频通带可调滤波天线

该文提出了一款通带独立可调的高选择性双频滤波天线。首先设计了一款微带耦合式馈电的双频带通滤波器,通过在微带馈线上引入一个金属通孔,实现源负载耦合,改善裙边选择性。同时,给出了滤波器对应的等效电路模型。在此基础上设计了一款椭圆形单极子天线,利用滤波天线综合设计方法与滤波器集成实现滤波天线。单极子天线带宽覆盖滤波器带宽,仅改变开口环电长度即可实现中心频率可调。为了验证设计加工和测试了相应天线。结果表明,天线工作在2.31 GHz与3.27 GHz时,相对带宽分别为10.3%和7.7%,增益分别为3.2 dBi和4.1 dBi,有4个辐射零点,中心频率可调范围为1.8~4.8 GHz。测量与仿真结果基本吻合。     

人体中心网络微带缝隙天线设计和研究

设计了一款小型微带缝隙天线.通过电磁仿真软件CST的参数优化功能,对微带缝隙天线缝隙的长度、宽度、馈电点等参数进行优化,得到了工作频率为2.45GHz,带宽100 MHz、阻抗匹配良好、辐射效率较高的用于人体中心网络的微带缝隙小型天线,根据仿真设计,制作了天线,测试结果和仿真结果吻合较好.     

微带线馈电的宽带单层贴片天线

微带贴片天线已广泛应用于雷达系统,文中介绍了一种新型背腔式单层微带贴片天线,辐射贴片采用微带线馈电,为增加工作带宽,提供了两种不同的贴片形状,第一种是E形贴片,仿真及测试结果表明,此种单元在驻波比优于2的条件下可实现45%的阻抗带宽,但该单元的波瓣带宽较窄。为抑制交叉极化,通过在E形贴片上开四个槽,得到了第二种改进的E形贴片。该单元可实现14%的频带内驻波比优于1.5,同时交叉极化优于-15dB。对C波段8×16单元实验小阵的测试结果表明,该天线在17.9%的频段内具有良好的交叉极化性能及较高的工作效率。     

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。     

一种小型超宽带微带天线

给出了一种小型化超宽带微带天线,该天线采用微带线对半圆形和矩形组成的阶梯状辐射单元进行馈电,基板背面为相似形缺陷地结构窗口。天线参数采用电磁仿真软件CST进行仿真和优化。所设计的小型化超宽带微带天线相对带宽达144.9%(2.15～13.47GHz),带内回波损耗均在-10dB以下,整个工作频段内天线的增益平均在4dB以上,天线的辐射方向图形状在频带内基本保持不变。该天线具有结构紧凑和形状简单的特点,易于加工和集成。最终实际制作了天线样品,并进行了测试,实测数据与仿真结果吻合良好。实验结果表明该微带天线具有良好的小型化和超宽带特性。     

分形开槽减缩微带天线RCS

分形由于其独特的结构及性能早已在天线的设计中有所应用,但较少地应用于天线雷达散射截面减缩。本文首次将分形思想应用到开槽微带天线中。设计了一副分形开槽微带天线,与常规微带天线相比,在辐射性能降低不多的同时较好地实现了整个频带RCS减缩。     

利用接地板开槽减缩微带贴片天线的RCS

接地板开槽可以改变微带天线的辐射特性及阻抗特性,在微带贴片天线的频带展宽中已有所应用。该文给出了微带贴片天线散射特性的矩量法求解过程,并分析了接地板开槽对天线雷达截面(RCS)的影响。与短路针加载相结合,给出了一种接地板开槽形式。结果表明,据此设计的微带贴片天线在较宽频带内实现了RCS的减缩,同时天线的辐射性能保持良好,对天线的隐身有一定的借鉴作用。     

X波段二维宽带宽扫背腔微带天线

设计了一种X波段背腔微带天线,采用探针和口径耦合相结合的馈电方式实现了小单元间距下单层微带贴片的宽带工作,并弱化了馈线寄生辐射对方向图的扰动。设计加工了8×8单元的天线小阵。实测结果表明,该天线在设计要求的2GHz带宽内驻波小于1.5,驻波小于2的相对带宽25%;方向图测试结果表明实现了方位向45°、俯仰向30°的扫描,增益22.8dB,天线效率大于80%,可满足二维宽带宽扫瓦片天线的实际应用需求。     

用于冲激雷达的宽带旋转对称单极天线的分析与设计

采用扩展矩量法对两种不同开头旋转对称单极天线进行了分析研究,得出了最佳锥角和天线下限频率随天线高度变化的曲线,设计制作了一下限频率为１０００ＭＨｚ的天线来验证此,另外制作了一中心频率为７５０ＭＨｚ用于冲激雷达的放置对称单极天线,均采用扩展矩量法进行了分析,与部分测试结果相比较,两者吻合较好,为工程设计提供了理论依据。     

环形金属在微带天线雷达散射截面减缩的应用

提出了一种利用环形金属结构实现低雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)的微带贴片天线.该结构由几个金属同心环排布而成.对典型的微带天线, 通过在辐射贴片周围加载该环形结构, 天线可以实现明显的宽带RCS减缩效果.实验结果表明:与参考天线相比, 对于X极化垂直入射波以及Y极化垂直入射波在6~25 GHz范围内都有减缩效果, 天线在12.8 GHz时可以达到30 dB的减缩量, 同时天线的辐射特性得到保持.