天线阵列-天线罩系统的相位不一致性研究

论文基于天线阵列采用长短基线干涉仪方法实现测向的应用背景,研究了天线罩对天线阵列测向性能的影响,进一步完善了天线阵列-天线罩系统电性能测试中的相位不一致性概念,并分析了相位不一致性与测向误差之间的关系.设计了一款满足宽频带透波性能要求的A型夹层结构天线罩,并在微波暗室中进行了实物测试.实测结果表明相位不一致性与由天线罩引起的测向误差之间存在着正相关关系.证明可以运用相位不一致性衡量天线罩对测向结果的影响,进而衡量天线罩设计的优劣,并指导天线罩的设计加工.这一结论可为天线阵列-天线罩系统的设计提供有意义的理论依据.     

共面波导馈电折叠缝隙对数周期天线的研究

超宽带天线是宽带电子系统中的关键部件。本文开展了折叠缝隙对数周期天线的电磁仿真和性能实验研究。根据对数周期偶极子天线的基本原理,设计了共面波导馈电的折叠缝隙对数周期天线。采用在折叠缝隙对数周期天线的折叠缝隙单元中加载相位槽的方法,进一步改善了天线低频端的驻波特性。对相位槽加载的折叠缝隙对数周期天线进行加工测试,测试结果表明在2 GHz~18 GHz的阻抗带宽内,驻波比小于3.5,与仿真结果吻合良好。设计了基于相位槽加载的共形LPFSA,给出了具体的仿真结果。本文的研究工作为该天线的实际应用提供了技术参考。     

分布式天线阵列中的参考相位稳定方法

光纤已被广泛研究作为在分布式阵列天线系统中向远程天线传播参考信号的有效手段.分布式阵列天线的一个关键问题是由不同天线接收的参考信号遭受由光纤长度变化以及外部环境变化引起的相位偏差,造成天线间的参考相位不同步.提出一种基于光纤的分布式阵列参考相位稳定方法,基于光纤的反馈回路来监控相位差,使用对称布置在前向通道和反馈通道上的移相器来连续地补偿相位差,实现了天线之间参考相位误差的有效连续补偿.仿真和实测结果表明,所提方法解决了分布式天线阵列光纤长度变化以及外部环境变化引起的相位偏差,当光纤分发10 MHz参考信号时,测试可得分布式天线之间的剩余相位误差小于±0.02°.     

相位和差单脉冲相控阵天线方向图仿真与性能分析

以相位和差相控阵为例对和差方向图仿真进行研究,给出了相位和差单脉冲相控阵天线方向图仿真模型。以幅度加权为例,给出了和差方向图的数值仿真结果,并分析了方向图波瓣分布特点。对相位和差相控阵单脉冲测角原理、测角性能曲线和测角误差原因进行了分析。天线方向图计算机数值仿真方法可以为天线系统设计和天线参数测试提供参考。实践证明该仿真方法是非常有效的,并在实际天线测试和性能分析中得到应用。     

基于天线-罩体综合设计的反射面赋形设计方法

介质夹层式天线罩在保护内部天线的同时,使得透过罩体后天线口径场的幅度和相位分布发生变化,其中相位分布的变化是引起天线远场方向图畸变的主要因素.文章从天线罩体综合设计的角度出发,提出一种反射面赋形设计方法,通过赋形反射面来改变天线口径场的相位分布,使其与天线罩引起的相位分布的趋势相反,以保证透过天线罩后的口径场仍为同相场.对某地面卫星通信站的9.14m口径天线罩进行了数值实验,结果表明:所提方法可有效改善带罩天线系统的电性能,对于方向图畸变导致的副瓣和零深变化其效果尤为显著.     

一种宽频带高稳定相位中心导航天线的设计

设计了一款基于阿基米德螺旋天线的宽频带高稳定相位中心导航天线.采用阿基米德螺旋天线结构实现了宽带驻波带宽和轴比带宽,结合三维扼流环结构改善了天线相位稳定度和多径抑制能力.通过有限元电磁仿真软件建立了仿真模型和完成了参数优化设计,所设计的宽带高稳定相位中心导航天线的指标达到:在GPS、北斗、GLONASS和Galileo卫星导航系统的所有工作频点上,输入端口驻波比均小于1.45;在俯仰角-60°~60°主波束范围内轴比小于3 dB,相位稳定度在-2.5°~2.5°,方向图增益均在5 dB以上.相比于未加载扼流环,所设计天线的增益前后比改善2~6 dB（仰角60°和仰角120°对应增益差值）.该研究表明,结合了三维扼流环结构的阿基米德螺旋天线综合性能优异,适于设计宽频带高稳定相位中心天线.     

可变相位中心天线阵校准技术

某类型可变相位中心天线的相位中心随频率和入射方位变化,而且受到天线阵架设环境的影响。因此需要在理想计算相位中心的基础上,在现场发射测试信号来修正各种误差引起的相位中心变化。提出一种现场校准方法,设计了校准天线的架设方法,推导出由测向基线相位差计算天线单元相位中心与阵中心距离的方程。仿真表明,天线单元相位中心经过校准后,空间谱测向算法的空间分辨力有明显提高。     

弹载螺旋天线及天线罩电气性能分析

弹载天线的天线罩是天线的重要组成部分,由于尺寸的限制,天线罩距离天线辐射体非常近,甚至紧贴辐射体,因此天线罩对天线的辐射具有严重的影响。给出了一种适合于弹载的小直径螺旋天线的设计参数,利用矩量法分析了天线罩对天线电气性能的影响,并进行了实际设计和测试,验证了分析结果,指出在这种天线的设计时要充分考虑天线罩的电气性能。     

一种短波鞭状宽带天线的设计

设计了一种短波鞭状宽带天线,天线体高度为10 m,直径为10 cm,利用FEKO电磁仿真软件建立了仿真模型。通过对天线体进行两点集总元件加载来改善天线低频段阻抗特性,利用遗传算法优化了加载点和加载位置,并在天线馈电端运用改进实频法进行匹配网络设计,使得天线在3³0 MHz频段内阻抗平稳。计算了天线的驻波比、增益和效率,并实际制作了一副天线进行了测试,实测天线驻波比和仿真计算结果相吻合,最大驻波比不超过2.8,可以和宽带发射机良好匹配,实现了天线的宽带化。     

一种双频GPS天线设计

使用差分双频GPS定位技术可以实现厘米级定位精度,在此技术中GPS天线的相位中心稳定性是实现高精度定位的一个关键环节.利用仿真软件分析设计了一种缝隙耦合微带天线(ACMA),制作了试验天线,天线的测试结果表明,天线相位中心稳定性良好,可以满足差分双频GPS定位系统要求。     

小型化高效率的短波宽带天线

该文介绍了一种小型高效的短波宽带天线,天线采用线栅型扇锥结构,运用矩量法对不同导线数量、馈电端间距、扇锥张角下天线电压驻波比和最大增益进行仿真计算,并根据仿真结果制作出实际天线,测试结果与仿真结果较好地吻合。天线在3～30MHz频段95%以上频率点驻波比小于2,平均辐射效率达到98%,平均增益超过6dBi。     

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。     

馈电同轴芯径对微带天线性能的影响

针对同轴线馈电的微带天线,建立了等效电路模型。该等效电路表明,馈入到微带天线内部的导体直径直接影响天线的输入阻抗。为此设计了单频圆极化微带天线,采用电磁计算软件HFSS仿真计算了不同馈电芯径对天线参数的影响,验证了该理论。同时设计了双层介质的双频微带圆极化天线,采用同一个馈点馈电,上层微带介质中馈电导体的直径与下层微带介质中馈电导体直径不同。通过HFSS软件的优化仿真,得到了对应于两个不同频段的最优上下层馈电导体直径,获得了最佳的驻波。研究表明,对于单频和双频微带天线,通过优化馈入到介质中导体的直径可以改善天线的驻波特性。     

双极化微带缝隙天线单元研究

研究了一种S波段双极化十字缝隙天线单元,利用电磁仿真软件仿真分析了缝隙宽度对驻波和交叉极化性能的影响。仿真结果表明,天线的驻波和方向图特性较好,增大缝宽展宽驻波带宽但没有明显提高天线的交叉极化电平。测试结果与仿真结果基本吻合。     

一种分齿蝶形超宽带天线的设计与研究

对一种分齿结构的蝶形平面天线进行了研究设计与验证。通过仿真将该结构天线与普通蝶形天线进行对比,分析了分齿比例参数对其性能产生的影响。结果表明,该类天线可以在保证特定频段驻波比性能的同时,减轻天线的重量。优化设计并制作了工作在300～480 MHz频段的一款天线,测量结果显示,在工作频率范围内,天线馈入端驻波比小于2,相对带宽大于40%,符合超宽带天线设计要求。     

低轮廓全向宽带单极天线研究

本文采用矩量法，对几种不同外形旋转对称单极子天线进行了计算。通过对驻波比，增益和无线体积的比较，获得了一种较为理想的无线形状，给出了下限频率ｆ＿ｃ及无线方向图最大辐射方向开始上翘时的频率ｆ＿ｂ与无线高度Ｈ之间的关系曲线．实测结果与理论计算进行了比较，两者吻合较好．     

一种2.45GHz圆极化二元微带天线阵列

本文设计了一种2.45GHz二元圆极化微带天线阵列,天线单元采用开槽的圆形贴片形式.测试结果表明:在工作频段内,其仿真和测试结果吻合,回波损耗为-23.01dB,相对带宽为9.8%(VSWR 2),方向图良好,增益大于12dB.     

开放式套筒单极子手持天线的设计与验证

设计了一种阶梯结构、集总加载的辐射体、双弧形金属片围成半管状的开放式结构为套筒的开放式套筒单极子天线,天线具有良好的驻波比带宽.电磁仿真结果表明:在400~700 MHz的频带内,天线驻波比均优于2,天线在水平方向的增益均值高于0 dBi.实验测试结果与仿真结果具有良好的一致性,证明天线具有较好的辐射性能.     

一种宽波束水平极化天线的设计

本文给出了一种应用于无线局域网(WLAN)的宽波束水平极化天线。首先推导出倾斜对称振子的计算公式,分析证明改变倾角可以展宽波束宽度。然后采用对称振子加角反射器结构实现定向波束,用矩量法(MM)进行分析,并通过遗传算法(GA)优化设计对称振子尺寸与反射底板形状实现了宽波束覆盖与良好的驻波比曲线。该方案结构简单,易于工程实现。并给出两个实例验证了这种思路的可行性。