太赫兹波段三维渐变介电常数阵列天线

太赫兹技术应用领域的不断扩展,要求太赫兹波段天线具有更强的辐射特性和更宽的工作频段.本文使用三维渐变介电常数陶瓷基板作为天线介质基板,创造性地将矩形环嵌套阵元天线和矩形阵列结构相结合,设计了一款太赫兹波段三维渐变介电常数阵列天线,制作了天线样品进行测试.测试结果表明,该款天线的工作中心频率为1.032THz,回波损耗最小值为-42.34dB,天线工作频带范围为0.873~1.476THz,绝对工作带宽为0.603THz,相对工作带宽为51.34%.该款天线在尺寸压缩方面有较大优势,具有较为充裕的性能冗余,是目前已知的工作带宽最大的太赫兹波段天线,有望得到广泛应用.     

基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线设计

为满足未来无线通信的高带宽与圆极化通信的需要,提出了一种基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线。该天线采用准光学的波导馈电模式,对圆波导45°切槽实现天线的线-圆极化转换,采用电介质材料的部分反射面来提高天线的增益。仿真分析表明,该天线在228GHz处获得最大增益为14.4dBic,阻抗带宽(S₁₁＜-10dB)为40GHz,3dB增益带宽和轴比带宽分别为18与27GHz,三者重叠带宽为18GHz。该天线具有良好的方向性、高带宽以及在整个工作频带实现圆极化等优点,在太赫兹/毫米波无线通信中有一定的参考性与实用性。     

Ka频段宽带圆极化微带天线

面向Ka频段高通量卫星对天线的需求,设计了一种Ka频段宽带圆极化微带天线. 天线单元主要由圆形辐射贴片和缝隙耦合馈电结构组成,通过两个类T形缝隙结合实现宽带圆极化. 天线仅有三层金属层,结构简单. 仿真结果显示,天线单元的相对阻抗带宽为31.5%（25.1～34.5 GHz）,相对3 dB轴比带宽为20.3%（26.5～32.5 GHz）. 由于单元尺寸较小,不便于对其性能进行验证,因此利用该天线单元组成2×2天线阵列,并进行加工测试. 仿真与试验结果表明,天线阵列阻抗带宽以及3 dB轴比带宽可以覆盖25.6～33.1 GHz频率范围,实测结果与仿真结果一致性良好.     

太赫兹超大规模3D MIMO系统中的波束斜视补偿技术

太赫兹通信技术凭借超大带宽的优势成为未来6G的关键技术之一。超大规模天线技术可以提供巨大的空间分集,提升频谱效率,同样在6G无线通信系统中起到关键作用。在基于移相器的大规模MIMO（multiple-input multiple-output）混合预编码中,由于太赫兹频段的超大带宽,不同频率的子载波信道具有不同的等效空间方向,发射端波束形成时,将带来严重的波束斜视问题。与此同时,随着天线规模的不断增长,超大规模天线技术的应用更进一步扩大了波束斜视造成的影响。针对超大规模天线阵列带来的波束斜视现象放大问题,本文利用3D MIMO平面天线阵列来改善这一状况。为进一步改善太赫兹频段超大带宽引起的波束斜视,在3D大规模MIMO系统的基础上,本文提出了基于两层移相器结构的混合预编码方案,利用第二层移相器,对不同频率的子载波进行补偿。实验结果表明,本方法可以有效地弥补波束斜视带来的阵列增益损失,实现接近最优的系统性能。      

一种双频段圆极化阵列天线

文章将宽带单极化Vivaldi天线正交排列,通过圆极化电桥馈电,构建双频段圆极化阵列天线的基本辐射单元。利用遗传算法优化圆极化基本辐射单元的曲线特性、开槽宽度等影响电性能的主要结构参数,使其阻抗带宽及轴比带宽满足双频段工作的特性。根据相控阵天线理论,将基本辐射单元按矩形栅格排布得到圆极化阵列天线。仿真结果显示该圆极化天线在双频段内满足轴比及波束覆盖要求。该圆极化阵列天线对双频段圆极化阵天线的设计具有很好的指导意义。     

一种应用于相控阵的圆极化宽带宽角天线

针对目前圆极化相控阵天线带宽不足、扫描角度不够大等问题,设计了一种圆极化正交四叶草天线,并 做试验研究了该天线在相控阵系统中的应用情况。该天线图案涂覆在印制板正、反两面,采用同轴电缆进行馈电,结构 简单易于实现,在阵列中通过单元间隔离柱实现了大角度扫描匹配以及宽带轴比特性。文中给出了该圆极化天线的仿 真设计结果、天线阵列样机实测结果及应用举例。根据仿真及实测结果的互相验证,可以看出该圆极化天线在空域内 扫描驻波良好,具有超过35%的阻抗带宽及轴比带宽,同时该天线结构简单、重量轻,适用于模块化相控阵雷达系统。     

新型单馈共口径三频三极化微带天线的设计

提出了一种新型的利用单口馈电的共口径三频三极化微带天线,该天线可覆盖北斗系统的3个工作频段。其中北斗一代L频段为左旋圆极化,S频段为右旋圆极化,采用单层结构两块贴片嵌套的形式实现双频工作,通过单馈形式引入微扰产生两个圆极化信号;北斗二代L：B3频段为线极化,通过挖孔耦合馈电的形式实现;天线采用单个底馈探针结合容性托盘耦合馈电,展宽了天线的工作带宽,弥补了单馈圆极化微带天线轴比带宽窄的缺点。     

光电导太赫兹天线及其研究进展

太赫兹科学技术是一门新学科,其关键技术是太赫兹波的产生。光电导天线是目前产生宽频带太赫兹波最重要的方法之一。光电导天线的几何结构对提高天线在太赫兹频段的效率、方向性、带宽等都非常重要。因此有必要对光电导太赫兹天线的各种几何结构和国内外研究进展做较为全面的评述,对其中存在的问题和解决思路进行分析,对未来研究发展的方向进行探讨。     

一种寄生阵列宽带圆极化天线的设计

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研究了寄生贴片切角长度和驱动贴片上的缝隙宽度对天线轴比和带宽的影响。对天线的圆极化方向图进行了仿真。仿真结果表明,在5.5 GHz时实现了右旋圆极化,最大增益为8.1 dBi。加工并测试了宽带圆极化天线,测试结果与仿真结果基本相符,天线实测的阻抗带宽为1.3 GHz,轴比带宽为1.26 GHz。设计的叠层天线具有结构紧凑,装配简单和轴比带宽大的优点。     

一种小型化宽频带卫星导航终端天线的设计

研究了一种小型化宽频带交叉偶极子结构卫星导航终端天线。天线结构由交叉偶极子臂、耦合贴片和侧面开斜槽的反射腔组成,反射腔的侧面斜槽可调节电流分布,实现了天线宽阻抗带宽、宽轴比带宽和尺寸的小型化。测量结果表明, S11 ≤-10 dB 阻抗带宽实测为0.96~2.12 GHz,轴比≤3 dB 的圆极化带宽为1.06~1.84 GHz,在北斗卫星导航系统B1、B2、B3 频段中心频率点的实测增益分别为6.07 dBi、5.25 dBi、6.2 dBi。该天线频带宽、结构简单,不需要复杂的圆极化馈电网络,适合批量生产。     

毫米波圆极化单脉冲阵列天线的研究

在腔模理论基础上分析了单阵元圆极化微带贴片天线,研究了圆极化微带阵列天线的设计方法,采用相位旋转法设计了中心频率为35.75GHz的64元圆极化微带阵列天线与平面和差结构,使天线和和差馈电处于一个平面.利用Ansoft公司的HFSS软件进行了仿真优化.经过对天线实物的测试,此天线提供了21dB的增益,具有良好的轴比和驻波比,差波束零值深度大于20dB.     

Gain improvement of circularly polarized array antenna usinglinearly polarized elements

A novel gain improvement method for a circularly polarized array antenna consisting of linearly polarized elements is proposed. It is verified that the gain of a circularly polarized array antenna can be increased by adjusting the array arrangement of the individual linearly polarized elements. The gain of a multiring array antenna consisting of the above mentioned circular array can also be increased by properly combining the directions of the linear polarization of the individual circular arrays. The gain improvement of the single-circular array antenna and the two-ring array antenna using the proposed method are verified by the measured results     

一种宽频带二元微带天线阵的设计与制作

设计了一种连续旋转馈电方式下层叠结构的双单元圆极化微带天线阵。讨论了利用调谐支节优化层叠结构微带天线阻抗带宽的方法,并在此基础上引入连续旋转馈电方式组成了二元微带天线阵。制作并测试了相应的天线阵,结果表明:采用层叠结构可以有效扩展微带天线的阻抗带宽,同时提高了天线增益,连续旋转馈电技术则提高了天线阵的圆极化纯度,测试结果与仿真吻合较好。     

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。     

Radiation characteristics of a spherical array of circularly polarized elements

The radiation properties of a spherical phased-array antenna with circularly polarized elements are studied. Each antenna element is assumed to have a cosine type of field pattern. It is found that such an array is capable of providing complete hemispherical coverage without appreciable loss of gain. The radiation produced by the array stays circularly polarized in all directions, and the state of polarization is independent of beam steering. A special distribution of elements on a spherical surface is developed. This considerably suppresses the grating lobes in the pattern and thereby makes the antenna array broadband. Numerical calculations are made to determine the directivity and half-power beamwidth for the radiation patterns produced under various situations.     

64 单元X 波段高增益圆极化微带阵列天线设计

采用双层矩形贴片加切角的结构设计圆极化单元,并将其组成应用于X 波段64 单元高增益圆极化微带阵列天线。天线基板采用Taconic-TRF,介电常数4. 5,厚度0. 81mm,损耗角正切0. 0035。利用Ansoft HF-SS 软件对单元及阵列模型进行仿真优化。通过实际测试,64 单元阵列天线轴比AR<6dB 的带宽500MHz,增益达到21. 2dB,S11 <-10dB 的相对阻抗带宽达到6. 9%,天线具有良好的圆极化和阻抗匹配特性。圆极化天线具有较强的抗干扰能力,可很好地应用于电子侦察、电子对抗等领域。设计的圆极化微带阵列天线为组成更大阵列的天线以及构建相控阵天线提供了单元基础。     

Broadband circularly polarized CPW-fed slot antenna array for millimeter wave application

A broadband and circularly polarized 1×4 linear antenna array composed of CPW-fed slot elements for millimeter wave application is discussed. Through a special short-circuiting stub perturbation method, the circular ring slot element achieves circular polarization and a broad bandwidth. Through a parallel feeding network, the array achieves a broad impedance bandwidth of 19% with VSWR?2 and CP bandwidth of 18.4% with AR?3 dB and has a peak gain of about 6.8 dB.     

Ku波段宽带高增益基片集成腔圆极化阵列天线北大核心CSCD

提出了一款应用于Ku波段的宽带高增益基片集成腔(Substrate Integrated Cavity,SIC)圆极化阵列天线。通过引入沿SIC口径面对角线放置的一对半月形寄生贴片和SIC底部馈电纵缝,使SIC中的TM_(211)和TM_(121)谐振模式幅值相等、相位相差90°,产生高增益圆极化辐射。同时,双寄生贴片还引入了一种背腔缝隙耦合振子圆极化辐射模式,扩宽了天线高增益圆极化辐射带宽。在此基础上,设计了一款2×2单元顺序旋转馈电的SIC圆极化阵列天线。阵列天线采用双层基片集成波导顺序相移馈电网络进行馈电,进一步增大了天线的圆极化带宽。综合考虑天线的-10 dB反射系数带宽、3 dB轴比带宽和3 dB增益带宽,测试结果表明,圆极化阵列天线的有效带宽为10.74-13.30 GHz(21.3%),在通带范围内最大增益为14.50 dBi。     

A curl antenna

A radiation element, designated as a curl antenna, is proposed for a circularly polarized antenna. The radiation characteristics of the curl are numerically analyzed. The gain is approximately 8.4 dB, and the 3-dB axial ratio criterion is 6.7%. Two aspects of curl array antennas are also presented: a decoupling factor between two curls and a circular array antenna consisting of 168 curls. Calculations show how the decoupling factor depends on the relative rotation angle of the two curls. The 168-curl array antenna shows a high aperture efficiency of 95%     

一种新型圆极化可重构天线

本文利用最大功率传输效率法(MMPTE),通过4个相同左旋圆极化贴片单元作为子阵来实现阵列天线圆极化可重构。通过在被设计阵列(作为发射阵列)远场区引入极化控制接收天线,可以将整个收发系统看作一个无线功率传输系统,这样就可以把阵列天线的设计问题转换为一个天线之间的传输效率最优化的问题。通过调节接收天线的极化方式和接收位置,可控制被设计阵列的极化方式和扫描角度。与传统做法不同的是,被设计阵列单元的极化方式确定时,通过改变接收天线的极化方式,阵列还能产生与单元极化相反的极化方式,同时两种极化方式所得的增益差距在1dBi以内。本文以中心频率在2.45GHz的左旋圆极化单元组成的十六单元阵列为例,说明如何实现阵列左右旋极化的可重构以及+/-60°的扫描功能。