角馈双极化微带贴片天线的辐射特性和极化特性研究

本文采用腔模理论导出了角馈双极化微带贴片天线的方向图表示式，并在此基础上分析了该天线的极化特性。结果表明角馈双极化微带贴片天线的两个不同极化并非处处正交，而是在有用的主瓣角度范围内，两个极化是接近正交的，而且采用多端口网络理论计算两馈电端口间的隔离度仍然大于20dB，因此角馈双极化微带天线能够用于极化分集接收。     

可收拢展开的宽带双圆极化柔性薄膜天线

星载相控阵雷达因其平台的特殊性要求其天线具有大型轻质、可收拢展开的特点。设计了一种可收拢展开的宽带双圆极化柔性薄膜天线。天线各层均采用柔性薄膜材料制作,相邻层间为空气,因此天线整体为柔性可收拢展开。采用两相互垂直的"H"形缝隙和双层微带贴片结构,并结合3 dB电桥实现了宽带和高隔离度的双圆极化。仿真和测试结果表明,该薄膜天线单元两馈电端口驻波小于2的相对带宽约为36%,极化隔离度大于32 dB,并给出了天线单元双圆极化波瓣方向图的测试结果,其3 dB波瓣宽度为64°,天线单元增益为6.2 dB,并设计了天线小阵。     

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。     

天线孔径共用技术研究

提出了一种新的天线孔径共用的方法。在低频单圆锥天线的辐射非敏感区上加载高频段微带天线阵,可以将两个不同频段和极化的天线集成为一个天线孔径,该天线的体积质量与原低频段天线相当,天线的两个馈电端口集成在原单圆锥天线的地板上。利用电磁仿真软件HFSS分析了该共用孔径天线的性能,在双频段0.7~1.3 GHz和4.1~4.2 GHz内反射系数均小于–10 dB,两个端口之间的隔离度大于31 dB,辐射方向图低频段为全向,高频段为定向,4.15 GHz增益达到11 dBi,仿真结果验证了该孔径共用方法的可行性。     

一种基于电磁耦合馈电结构的双极化微带天线设计

文中设计了一种层叠结构的双极化微带天线,两个极化端口采用不同的电磁耦合馈电方式,激励起两个正交的辐射场模式,提高了极化端口之间的隔离度。设计的天线由三层介质极板组成,两个极化端口的馈电层分别位于不同的介质层上,端口1采用缝隙耦合馈电,端口2采用振子临近耦合馈电,两个极化端口均从地板底部输出,适合于阵列应用。设计了一种工作于X波段的双极化方形微带贴片,在馈电结构上进行了匹配设计,实现两个极化端口的匹配和隔离。采用全波电磁仿真技术进行了结构设计和优化,仿真结果表明,在工作频率为9.85 GHz和10.15 GHz的频率范围内,该天线的两个极化端口的电压驻波比均小于2,极化端口的隔离度大于26 dB;在中心频点10 GHz处的增益分别约为5.79 dBi和5.17 dBi,带内增益平稳;虽然两个极化端口互异,但是在E面和H面上,两个极化端口表现出相接近的方向图,主瓣宽度均在80°左右,在主辐射方向上的交叉极化电平低于-25 dB。研究结果表明设计的双极化微带天线具有高隔离度和较为对称的辐射方向图性能,适合于在双极化阵列天线中应用。     

高隔离度双极化微带贴片天线的设计

对双极化方形微带贴片天线端口之间的隔离作了理论与实验研究.基于腔模理论,直观地分析了高次模的激励影响单元两极化端口之间的隔离,并解释了反相馈电抑制其端口耦合的原理.设计、加工了一种新型的双极化微带贴片单元,理论仿真与实验测试结果吻合得很好,证实了应用该方法可使单元两极化端口间的隔离度提高约10～20dB.     

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。     

极化可重构的差分微带天线设计

提出了一种极化可重构的差分微带贴片天线。该天线不但可无缝集成于全差分射频收发前端,也可以通过改变4个PIN管开关的导通状态,调节方形贴片四角的寄生贴片的微扰状态,实现左旋圆极化、右旋圆极化以及线极化之间的切换。理论分析和仿真结果相吻合,该差分天线不仅拥有极化分集的能力,而且在工作频率约2 GHz范围,四种极化方式下的天线的回波损耗均大于10 dB,增益均大于6 dBi。     

超表面加载极化可重构双极化微带天线设计

基于超表面结构设计了一种2.555~2.655 GHz频段的极化可重构双极化微带天线。首先根据微带天线理论设计了缝隙耦合正交馈电的双极化微带贴片天线,然后提出并设计了一种方形切角的新型超表面结构,并将该超表面放置在双极化微带天线上,通过机械方式旋转超表面,实现了左、右旋圆极化和水平、垂直线极化之间的极化转换。利用HFSS仿真软件对该超表面加载微带双极化天线进行了仿真。结果表明,该双极化天线能够便捷地实现极化转换,且在两种极化状态下,天线在工作频带内的回波损耗小于–10 dB,隔离度大于20 dB,圆极化工作状态下的轴比小于3 dB,天线的整体性能良好。     

一种槽耦合的双频双极化微带天*线

设计了一种适用于基站天线的双频双极化微带天线单元，该天线单元采用槽耦合、多层贴片和对称馈电的结构形式。用商业软件Ansoft对天线的电特性进行仿真计算，制作了实验模型，测试结果优于仿真结果。天线在880-960MHz的GSM（全球移动通信系统）频段和1710～1880MHz的DCS（数字蜂窝系统）频段上的反射损耗均大于10dB，在两个频段上极化互相垂直的两个端口的隔离度均大于24dB。     

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。     

Compact integrated diversity antenna for wireless communications

We introduce a compact integrated antenna that has two feed ports with more than 20 dB isolation between them. The significance of the design is that it can be utilized in compact wireless communication handsets to provide diversity signals or act as a duplexer allowing the receive and transmit signals to be well isolated. The antenna design is based on merging two patch antennas together in combination with capacitive loading so that a compact design can be obtained. Justification for the design is provided by considering the mutual coupling using the reaction principle and finite-dimensional time-domain (FDTD) simulations. Experimental results are also presented for a design that operates in the 2100-2200 MHz band for possible application in forthcoming third-generation wireless systems. Results include radiation patterns, S-parameters, and signal correlations between ports so that the diversity performance and isolation characteristics of the antenna can be demonstrated. These show that in typical wireless environments envelope cross correlations of less than 0.1 between the ports are obtained     

Dual-polarized slot-coupled planar antenna with wide bandwidth

A new dual-polarized slot-coupled microstrip patch antenna is presented, which can achieve high-isolation, low cross-polarization levels, a wide bandwidth, and low backward radiation levels. The coupling slot is an H-shaped slot. For wide bandwidth and easy integration with active circuits, it uses slot-coupled stacked microstrip patches. The theoretical analysis is based on the finite-difference time-domain (FDTD) method. First, a parametric study on the input impedance of the antenna with a single input port is presented. Based on the results, a dual-polarized microstrip antenna is designed, fabricated, and then measured. The measured return loss exhibits an impedance bandwidth of over 20.9% and the isolation between two polarization ports is better than 36 dB over the bandwidth. The cross-polarization levels in both E and H planes are better than 22 dB. The front-to-back ratio of the antenna radiation pattern is better than 21 dB. Both theoretical and experimental results of return loss, isolation, and radiation patterns are presented and discussed.     

一种新型宽带双极化微带贴片天线的设计

摘要：运用口径耦合理论、腔模理论、反相馈电技术和多层贴片结构设计出一种新型的P波段（中心频率为0．75GHz）宽带双极化微带贴片天线。天线的两个极化端口采用共面馈电;馈电网络设计中采用短路耦合线实现反相馈电。仿真结果表明该天线两个极化端口实际增益均达到8．5dB,水平极化端口在0．64-0．85GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为28％;垂直极化端口在0．68-0．85GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为22．6％,两端口隔离度高于53dB。     

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。     

一种基于电调移相器的可重构天线

设计并实现了一种基于反射式移相器的极化可重构天线。该天线使用一对交叉摆放的领结型振子作为辐射单元,并在馈电网络中通过两路移相器调整双馈端口间的相位差实现线极化、左旋圆极化和右旋圆极化模式之间的切换。通过加载匹配枝节的方法扩展了反射式移相器的移相范围,提高了移相器的移相精度,降低了天线圆极化模式带内的轴比。所设计天线的中心频率为5.4 GHz,在线极化模式下10 dB 阻抗带宽为990 MHz,在圆极化模式下10 dB 阻抗带宽分别为760 MHz 和850 MHz,3 dB 轴比带宽分别为510 MHz和480 MHz。该天线在频带内具有稳定的波束方向图,其平均增益为5.3 dB,并且具有27 dB 的主极化-交叉极化隔离。最终的实测结果与仿真结果基本一致,表明该天线具有良好的性能。     

一种十字形缝隙耦合的Ku波段宽频带双极化微带天线

采用十字缝隙耦合,层叠贴片和微带线馈电的结构形式,设计了一种适用于Ku波段的宽频带双极化微带天线。利用电磁仿真软件CST 5.0微波工作室对天线的电特性进行仿真优化,并制作了实物模型,实测结果和仿真结果吻合良好。两馈电端口回波损耗小于-10 dB的阻抗带宽分别达到34.2%和28.7%,端口隔离度高于21.4 dB。     

高隔离度双极化微带天线直线阵的设计

本文介绍一种新型的1×16双极化微带天线直线阵的设计.该天线采用双极化角馈方形贴片单元,阵列的垂直极化端口采用共面馈电,水平极化端口采用口径耦合,并在馈电网络中应用反相馈电技术.实验结果表明,天线二端口驻波比小于1.5的相对带宽分别达到15％和13.5％,两端口之间的隔离度在频带内高于33dB,最大达到43dB.本直线阵可用作星载综合口径雷达系统的天线子阵,便于与有源收发器件结合.     

C 波段双极化低旁瓣阵列天线

本文设计制作了一种高隔离度低副瓣双极化平板阵列天线,该阵列天线采用角锥喇叭作为辐射单元,以获得 高增益,馈电网络采用空气带状线,以获得较低的馈电损耗,利用探针对喇叭馈电,可获得较高的极化隔离度。在阵 列设计中,采用泰勒加权算法以获得-23dB 的旁瓣,同时利用反相馈电技术使阵列的交叉极化小于-30dB。仿真和实 测结果表明,在6GHz±200MHz 内,驻波小于2,天线增益大于23dB,交叉极化电平小于-30dB.     

A VHF Microstrip Antenna With Wide-Bandwidth and Dual-Polarization for Sea Ice Thickness Measurement

A VHF microstrip patch antenna was developed to achieve a bandwidth of 45 MHz (30%) from 127 to 172 MHz with dual-linear-polarization capability. This microstrip antenna, having a size of 117 cm times 117 cm times 27 cm, used low-dielectric-constant foam substrates and dual-stacked patches with capacitive probe feeds to achieve the required wide bandwidth. Four such capacitive feeds were used to achieve dual polarizations with less than -20 dB of cross-polarization level. Twenty-four shorting pins were uniquely used here on the lower patch to achieve 40 dB of isolation between the two polarization ports. This antenna has a measured gain of 8.5 dB at 137 MHz and 10.3 dB at 162 MHz. One advantage observed here at the low frequencies of VHF is that more electrical structures can be easily integrated into the microstrip antenna to improve its performance.