微带天线阵的设计与实验教学研究

本文提出了在天线课程的实践教学中增加微带天线阵的设计性实验.该实验通过对天线阵的软件仿真、实物制作以及仪器测试,让学生掌握设计天线阵的思路和方法,同时增加创新性实验内容,鼓励学生自主研究.该实践教学方式较好地培养了学生的实践能力和工程应用能力.     

基于田口优化方法的GPS 微带天线仿真设计

随着现代无线通信技术的发展,人们对天线设计的要求也越来越高。传统的设计方法已经不能满足当今天线设计的需要,使用微波EDA软件进行天线设计已经成为必然趋势。本文详细介绍了具有全局优化功能的田口方法,并提出了将HFSS电磁场仿真软件与田口方法相结合进行天线优化设计的思想。在Matlab环境下编写田口优化算法程序作为外部优化器,通过调用HFSS软件实现了GPS微带天线最优设计;既利用了仿真软件的计算优势,确保了天线求解的正确性,又利用优化算法的快速收敛特性,节省了计算时间,提高了设计效率。     

微带双分支定向耦合器的小型化设计与实现

提出了小型化微带双分支定向耦合器的设计方案,通过对双分支微带线进行结构等效,解决了传统微带双分支定向耦合器尺寸较大的问题。应用HFSS软件对结构进行了优化仿真设计,并制作和测量了一款工作在L波段用于海事卫星通信的微带耦合器样件。该耦合器样件比传统双分支定向耦合器面积缩小了51%,实测结果与仿真结果吻合较好,验证了方案的可行性。     

射频工程人才能力培养模式的研究

本文分析了目前国内射频工程人才紧缺的现状与学生不能就业的矛盾性根源以及合格的射频工程师应该具备的基本素质。针对企业需求和学校的具体实际,遵循理论与实践并重,课内与课外结合的原则,提出了与企业射频产品开发流程一致的工程化人才培养模式,并对课程体系的优化配置和课内教学重过程、课外教学重实效进行了探讨。     

小型化高方向性的微带双定向耦合器设计

为解决弱耦合时微带平行耦合线定向耦合器方向性低的问题,提出了适用于大功率场合的小型化高方向性微带双定向耦合器。基于传统四分之一波长平行耦合三线微带双定向耦合器结构,采用扇形微带电容加载可明显减小耦合器尺寸并增大隔离度,通过耦合边缘引入锯齿结构进一步提高了方向性。负载电阻采用扇形微带短截线接地设计,避免电气化过孔,使得加工更加简单。设计了一个中心频率为915 MHz、耦合度为20 dB 的微带双定向耦合器,利用HFSS 仿真软件对耦合器结构进行优化设计,并做了实物加工和测试。实测结果表明,在中心频率处耦合度为20.2 dB,方向性达到32.1 dB;在0.74~1.35 GHz 频带内,输入匹配良好,耦合度波动小于0.5 dB,方向性高于20 dB。     

一种新型布局的圆极化微带天线阵优化设计

提出了一款高增益低副瓣新型圆极化微带天线阵。单元天线采用叠层切角圆极化微带结构,通过八边形边界布局和顺序旋转交叠组阵技术,实现了天线阵方向性图的对称性和圆极化辐射性能的最优化;馈电网络采用威尔金森功分器和最大平坦式阻抗变换器实现不等功分宽带阻抗匹配,通过改进馈电方向寻求对称结构,简化了馈电网络的设计。制作了天线阵实物并进行了测量。测试结果表明:天线在3.2~4.6 GHz频段内S₁₁<-10 dB,阻抗相对带宽36%;在3.8~4.5 GHz频段内顶点轴比小于3 dB,圆极化相对带宽17%;在4~4.4 GHz频段内天线增益均在15 dB以上,最高增益达17 dB。     

一种宽带圆极化波束切换微带天线的设计与实现

以海事卫星通信“动中通冶系统为应用背景,提出一种控制方法简单和可实现性好的宽带圆极化波束切换微带天线。采用四点连续旋转探针激励结合小型化馈电网络技术进行单元天线设计,展宽了天线的阻抗带宽和圆极化带宽,并通过组阵进一步提高天线增益;采用威尔金森功分器结合PIN 二极管开关移相器进行简易功分移相控制,并通过电容补偿技术显著改善微带开关匹配,展宽多波束切换电路的带宽。最终加工制作了用于海事卫星通信的二阵元三波束切换天线实物,并进行了实验测量。测试结果表明:在整个海事卫星通信工作频段内天线驻波比小于1.5,能够实现-20°～20°空间波束切换覆盖,增益达到9dB,且圆极化性能良好,验证了设计方案的正确性。     

一种易调谐的小型GPS微带天线设计

提出了一款新颖的易调谐小型GPS微带天线结构。采用正方形贴片作为辐射单元,通过切角微扰实现右旋圆极化辐射;在贴片中心开槽和四周开缝,利用贴片曲流技术减小天线的尺寸;使用同轴中心馈电加载微带匹配段,实现阻抗的匹配。文章给出了天线的设计思路,并进行了大量的电磁仿真优化,最终对天线进行了加工实验。实验结果表明,在设计的频带内,天线具有较好的阻抗匹配和圆极化辐射特性。该天线具有结构紧凑、易于调谐的特点,具有良好的应用前景。     

一种波导窄边裂缝天线缝隙倾角的改进方法

为减小波导窄边裂缝天线缝隙间互耦对天线性能的影响, 实现低副瓣的设计, 提出了一种倾角波动分布的设计方法.天线电流分布选用泰勒分布, 利用HFSS软件确定缝隙倾角初值, 在此基础上得到波动分布的倾斜角度, 并通过遗传算法对缝隙倾角进行优化.使用Matlab与HFSS软件联合仿真, 省略了建模、设置参数等大量操作, 提高了设计效率.基于此, 设计了一款长度为1.2 m的X波段波导窄边裂缝天线, 仿真发现副瓣电平比传统设计方法低2.17 dB, 加工了天线实物并进行了测试, 天线实测增益和副瓣电平分别为20.9 dBi和-28.7 dB, 验证了方法的有效性.     

一种超宽阻带微带低通滤波器的设计

基于传统阶跃阻抗滤波器,提出了一种易于实现的超宽阻带微带低通滤波器改进设计方案。低阻抗线部分采用扇形微带结构,在同等阶数下,该结构的滤波器与传统阶跃阻抗滤波器相比,具有更紧凑的电路结构以及更好的阻带特性。在滤波器末端并联开路短截线,使得阻带增加额外传输陷波点来抑制寄生通带。利用ADS和HFSS仿真软件对滤波器结构进行优化设计,并进行了实物的加工和测试。实测结果表明,通带3 dB 截止频率为2 GHz,通带内0-1.8 GHz 回波损耗大于20 dB,3-20 GHz 频率范围内的阻带抑制能达到25 dB 以上。