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。     

一种新型高效率双极化背腔阵列天线

针对卫星通信系统对双极化天线的隔离度、口径效率及端口隔离度等指标提出的要求,设计了一种高效率双极化背腔阵列天线,天线辐射单元采用方口喇叭,辐射效率高,采用空气悬置带线馈电网络大大降低了馈电损耗,采用反相馈电技术改善了天线的交叉极化隔离度。重点讨论了2×2子阵的口径效率、交叉极化和端口隔离。利用仿真软件进行了优化仿真分析,在此基础上研制了16×32阵列样件,对其电性能进行了测量,测试结果表明,此双极化阵列天线具有辐射效率高、交叉极化电平低、端口隔离度高的特点。     

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。     

一种新型Ku频段宽带高增益双极化微带天线阵列

介绍了一种新型的Ku频段宽带高增益双极化微带贴片单元及96元阵列的设计。设计中单元采用层叠贴片天线结构,提高了单元的带宽和增益,两个极化端口采用分层馈电,其中水平极化端口采用共面馈电,垂直极化端口采用探针背馈。在馈电网络的设计中引入反向馈电技术,降低了交叉极化。仿真与实测结果表明:该阵列增益达到了26dBi,口径效率约为51%,交叉极化电平小于-30dB,水平极化端口相对阻抗带宽达11.3%,垂直极化端口相对阻抗带宽达13.7%,两端口隔离度高于40dB.     

S波段矢量阵列天线单元的设计

设计了一个工作在S波段矢量阵列的天线单元,利用HFSS软件进行优化和仿真。实测结果表明,该天线在E面和H面的交叉极化电平分别小于-26 dB和-23 dB,两个端口之间的隔离度大于32 dB。该数据满足组成矢量阵列的要求。     

一种提高交叉极化隔离度的16元微带阵列天线

在现代通信中,特别是卫星通信,有时需要比较高的交叉极化隔离度。对于传统的微带阵列天线来说,由于其馈电网络与阵元均处于同一侧,不仅会产生互耦,影响增益,并且交叉极化隔离度也不能满足广大用户的要求。在此提出一种新型的馈电结构,旨在提高其交叉极化隔离度。从仿真中可以看出,交叉极化隔离度能达到40 dB以上,为实现更大型微带阵列天线网络做出一定的理论实践和工程指导。     

高端口隔离度双极化贴片天线设计

针对WLAN的MIMO系统应用要求,并缩小天线所占据的空间,设计具有高端口隔离度的双极化贴片天线。采用共面带状线馈电的环形贴片和微带馈电单极贴片相结合形式,利用环形辐射元与单极子辐射元产生正交线极化的特点,实现双馈双极化天线。实验结果显示,所设计天线的工作频带范围为2.27~2.73GHz,端口隔离度在31dB以上。同时,单极结构辐射元主极化要比其交叉极化大25dB以上,环形结构辐射元在较大空间范围内其主极化比交叉极化大23dB以上。这表明所设计双馈双极化天线具有较高的端口隔离度,且有良好的极化纯度。通过结构参数调整,还可望同时覆盖5.8GHz频段,以满足IEEE802.11n标准要求。     

4.9 GHz小型化集成相控阵天线设计

设计了一种相位控制和馈电一体化的8×8相控阵天线。将多路微带线功分器和移相器芯片集成于同一片电路板作为馈电网络并压合于阵列天线背面,形成了单端口馈电的64单元集成相控阵天线。该相控阵天线整体厚度仅2.25 mm,馈电端口至天线单元之间没有任何连接电缆,具有低剖面小型化和一体化的显著优点。电磁仿真结果显示,4.9 GHz的回波损耗小于-25 dB,最大增益为22.5 dB。此外,主极化和交叉极化隔离度为30 dB,主波束可实现-58°~62°平面扫描,具有较好的交叉极化和波束宽角域连续扫描特性,可应用于5G移动通信小型基站。     

高隔离度低交叉极化DRA单元设计

主要阐述了一种高隔离度低交叉极化双极化介质谐振器天线的设计方法,通过采用Ｕ形和Ｈ形混合缝隙馈电,该天线实测隔离度优于46.8dB,两个极化的实测带宽大于12.5％(V端口S11小于-10dB的实测阻抗带宽是5.36～6.08GHz,相对带宽约为12.8%;而H端口的为5.47～6.2GHz,相对带宽约为12.5%),交叉极化电平分别低于-21.4 dB 和 -18.1dB。     

一种高隔离低交叉极化等相位中心双极化开槽天线设计

设计了一种高隔离度低交叉极化等相位中心双极化开槽天线,通过对馈电巴伦进行改进设计,解决了两个正交极化开槽天线交叉排布时相位中心不一致难题。由于双极化天线的辐射和馈电部分完全对称,该天线可获得良好的端口隔离度和低交叉极化特性。仿真结果表明,与常规双极化开槽天线相比,该双极化天线的交叉极化可改善20 dB,90%频带内的隔离度提高15 dB 以上,并且该双极化开槽天线在数倍频程带宽内具有良好的匹配和辐射特性,能实现大角度二维扫描,适用于未来宽带多极化相控阵天线系统。     

H 形缝隙耦合双极化微带天线阵设计分析

设计并仿真了一种基于H 形缝隙耦合馈电,工作在u K 波段的微带双极化天线,并进行了4 单元平面组阵。4 单元阵实现的指标：驻波小于2 的相对带宽达到8.2%,双极化端口隔离度达-32dB,交叉极化达-23.5dB,方向图前后比 达-28dB,增益达到15dB,3dB 增益带宽达23.2%,并且两种极化下天线方向图有较好的一致性。天线采用多层结构,减 小了天线尺寸,并且两组馈电在不同夹层的设计使得进一步组阵变得便利,适应了双极化合成孔径雷达及抗多径干扰高 的移动通信系统的需要。     

一种P波段宽带双极化微带天线阵列

介绍了一种P波段宽带双极化微带天线单元及2元阵列的设计。天线单元设计中采用口径耦合理论和多层贴片结构,增大了天线的带宽,两个极化端口采用共面馈电;馈电网络设计中采用反相馈电技术有效抑制了交叉极化,采用短路耦合线实现反相馈电,降低了对天线带宽的影响。仿真结果表明,该天线阵实际增益达到11.8dB,水平极化端口在0.68～0.86GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为24%;垂直极化端口在0.63～0.86GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为30.6%,两端口隔离度高于40dB。     

新型光子带隙宽带双极化微带天线设计

设计了一种基于光子带隙（PBG）高阻表面的宽带双极化微带天线。将PBG高阻表面地板应用到设计的缝隙耦合微带天线上,实现了C波段阻抗带宽为22%（VSWR<2）的宽带双极化天线单元。仿真结果表明,与加金属地板的情况相比较,设计得到的PBG高阻表面在减缩剖面的同时,改善了天线的阻抗带宽、增益、端口隔离度和交叉极化,其中端口隔离度最大可以提高约8dB、轴向交叉极化可以提高约4dB。     

一种宽带缝隙耦合微带天线阵列的设计北大核心CSCD

微带阵列天线具有增益高、剖面低、体积小、重量轻、成本低、易共形等优势,为了克服其频带窄、交叉极化强的问题,文中采用偏置缝隙耦合馈电、上层贴片、并馈网络等措施设计了宽带多层微带阵列天线。在等效电路分析基础上,结合仿真验证,分析了关键参数对天线单元阻抗匹配的影响,得出了单元最佳结构尺寸。采用了灵活的等功分并馈网络实现了8×8布局、45°极化的微带阵列天线。仿真和实测结果表明:电压驻波比VSWR<2的阻抗带宽达到48.8%,半功率波束宽度HPBW>9.2°时增益大于18 dB,交叉极化电平低于-22 dB,同时具备较深的零深、较低的副瓣电平。     

Ka 波段EBG 天线阵列的仿真与分析

电磁带隙(EBG)天线是一种可以提高天线辐射口径及增益的新型天线,本文首先以FSS 结构作为EBG 反射面,角 锥喇叭作为辐射源,设计了一种可以工作在29.7-30.2GHz,最大增益为23dB 的EBG 天线;其次,研究了7 个喇叭构成六 边形阵列时的阵列特性;最后,将EBG 天线用作单反射面多波束天线的馈源研究了波束的覆盖特性,结果表明,当波束 大小为1.12°时,多波束天线的峰值增益为44.5dB,边缘交叠电平为40.4dB,载干比大于12dB。证明了这种EBG 天线 具有良好的工作性能,为将来小型化反射面多波束天线的设计提供了一种新的思路。     

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。     

一种小型化宽频带天线单元的设计与研究

采用十字缝隙耦合、多层积叠贴片和双层馈电等技术,并选择双偏置微带线作为馈电,设计了一种小型化双极化宽频带微带缝隙天线。这些技术的采用拓宽了天线带宽,实现了良好的阻抗匹配。双层馈电技术减小了天线尺寸,并使天线的两个端口具有良好的隔离度。通过样品测量,驻波比小于1．5的端口相对带宽分别达40％和38．5％,工作频带内两端口隔离度（s21）大于25dB,增益最大值达9．1dB。该天线具有良好的性能并且工作于1710～2170MHz频段,可制作成天线阵应用于移动通信中。     

一种新型极化捷变有源微带天线阵

本文提出了一种新颖的极化捷变放大器型有源微带天线阵,只要在馈电端电控单一有源电路就能实现整个微带天线面阵极化的捷变和信号的放大.利用角馈方形微带贴片设计了一副具有高隔离度和低交叉极化的新颖16元双极化面阵,并分析了天线阵的共极化和交叉极化方向图.介绍了有源电路的设计.该电路利用一专用电控移相器,通过改变场效应管(FET)栅极的直流控制电压,电控两极化端口间的0°或90°相差,实现天线阵由线极化到圆极化的捷变.低噪声放大器(LNA)不仅使有源天线增益提高12-14dB,而且改善了天线的驻波比带宽和隔离度.文中给出了无源双极化阵和有源阵的实验结果,证实了理论的有效性.     

W波段45°线极化天线阵设计

提出了一种带反射相消单元的W波段45度线极化微带贴片天线阵列.单列串馈天线阵采用泰勒加权结合反射相消单元实现了25dB的旁瓣抑制,通过添加贴边矩形槽改善了主瓣内的交叉极化.一阶十路功分器通过T型结取代一般的四分之一波长匹配段实现4.5倍的不等功分比.仿真与实测结果表明：组阵后的天线工作在75.7GHz~77.6GHz,水平和垂直方位3dB波束宽度可覆盖正负45度,该宽度内交叉极化比均高于18dB.天线增益达24dB,旁瓣抑制度达20dB.该天线形式可用于汽车防撞雷达并提高其抗干扰能力.