宽带锥形缝隙微带天线的研究与设计

根据微波暗室中天线近场测量系统的需要,基于槽线及微带线理论,对宽带锥形缝隙微带天线的阻抗特性进行了研究,设计了一副频率范围为1～2.8 GHz的宽带锥形缝隙微带天线,并利用高频结构仿真软件HFSS对所设计天线的的几何结构进行了优化,计算了天线的驻波比,方向图等重要的电性能参数。仿真结果表明该天线在整个工作频段内增益高,方向性好,阻抗带宽达95%,完全具备宽带天线的特性。加工成型后可用在宽频带测量系统中作为标准的接收天线。     

3～40 GHz宽带双平衡混频设计与分析

双平衡混频器具有宽频带、高隔离度等优点,因而具有广阔的应用前景。设计了一种40GHz双平衡混频器,介绍了双平衡混频器设计原理和关键技术的解决方案。基波双平衡混频器利用微波薄膜混合集成电路工艺,在3～40GHz范围内实现宽频带输出,具有较低的变频损耗,并具有较好的本振-射频、本振-中频隔离度,在实际工程中可作为上、下变频器使用。     

用于天线阵馈电的高隔离度一分八不等比功分器设计

随着阵列天线研制技术的发展,对馈电网络的特性提出了更高的要求,然而关于Ku波段高隔离度不等比天线阵馈电网络的文献却不是很多.利用两级λ/4阻抗变换器级联实现功分器频带展宽,利用两级隔离电阻提高端口隔离度,通过在3λ/4阻抗变换线上开槽实现结构紧凑的一分二不等比功分器.在此基础上,由三级两路功率分配器级联构成Ku波段高隔离度一分八不等比功分器.该功分器已成功应用于天线阵馈电网络的设计.     

一种多环路宽带微波频率合成器设计

针对复杂频率源的频率分辨率、相位噪声等指标难以同时兼顾的问题,采用多个锁相环组成了多环路结构,利用每一个环路的特点,使频率源输出较好地解决了上述问题。首先对锁相环的基本原理及噪声特性进行了分析,然后依据项目要求给出了包含参考环、高纯环、小数环及YTO环的多环路设计方案,并分别对其中每个环路的设计要点及所起的作用进行了论述。最后通过性能测试,验证了该方案的可行性及先进性,成功实现了宽频带、低相噪及高分辨率等指标,达到了预期的目标。     

宽频带的微带等角螺旋天线设计

为了实现宽频带天线指定方向的高性能辐射,设计了一种宽频带的微带等角螺旋天线。为实现阻抗匹配,天线馈电部分设计了一种指数渐变式微带巴伦结构。经过实物测试参数,结果表明加入了指数渐变巴伦结构后天线实现了良好的阻抗匹配并具有良好的宽频带特性,其工作带宽为1.74～4.82 GHz,回波损耗最低达- 30 dB。同时设计了一个平底型金属反射腔用于反射背向电磁波,在保持宽频带工作特性的同时,使天线具有了良好的单向辐射特性,天线在整个工作频段内的增益均大于6 dB,与传统的螺旋天线相比,具有宽频、定向、高增益的特点,具有一定应用前景。     

基于SIW的宽频带喇叭天线设计

设计了一款具有宽频带高前后比的基片集成波导H面喇叭天线。该天线通过在基片集成波导喇叭的口径前端加载半圆形介质基片和半圆形金属片结构,实现了天线阻抗带宽的展宽及天线前后比的提高,此时天线整体尺寸为16λ×32λ mm。仿真结果表明,天线S11＜-10 dB的频率范围为228～282 GHz,相对带宽达到21%;在23～26 GHz的频率范围内,天线前后比始终大于13 dB,天线最大增益能够达到122 dB,且在较宽频率范围内天线增益保持稳定。相较于其他基片集成波导喇叭天线,该天线结构更加简单,具有更好的带宽、增益及前后比。     

高隔离度双极化微带天线阵的设计

本文介绍了一种新型高隔离度2×2双极化微带天线阵的设计。该天线阵列采用多层贴片,H型缝隙耦合结构,馈网设计中应用错位倒相技术,获得了较高的性能。利用微波仿真软件HFSS进行仿真,结果表明天线2个端口的驻波比小于2的相对带宽均达到12.5%;在工作频带内其双端口隔离度S21高于48dB;并且2个极化端口在其对应主平面方向的交叉极化电平均低于-38dB。此天线可作为新一代多极化SAR系统天线的子阵。     

宽频带光纤传输系统的设计

根据现有长波长激光器组件的特点，设计了一套宽频带模拟光纤传输系统。该系统能满足快速瞬态电压测量的要求，有效地避免了电磁干扰。     

145GHz同轴连接器的设计与实现

145 GHz同轴连接器频带范围宽,阻抗匹配设计难度大.针对145 GHz同轴连接器的设计难点,本文采用理论分析和软件仿真相结合的方法进行145 GHz同轴连接器的设计,重点对影响连接器性能的介质支撑、内导体间隙、内导体开槽、根部圆角等几个关键因素进行了分析,在分析的基础上完成145 GHz同轴连接器的设计.实测结果表...     

基于分级延迟的宽带相控阵天线研究

由于色散效应和孔径渡越效应的存在,传统相控阵天线本质上是一种窄带系统。为了解决这一问题,实时延迟在相控阵天线设计中得到了广泛的应用。提出了一种分级延迟的方案来改善天线阵列的瞬时宽带性能。首先简要介绍了分级延迟方案扩展带宽的原理,然后通过仿真设计对子阵级延迟和分级延迟方案下天线宽带性能进行了讨论和对比分析,最后通过试验测试天线的典型宽带性能,对偏离中心频率1.5 GHz,方位/俯仰扫描60°的波位,采用分级延迟方案后和子阵级延迟相比,实测指向误差由1.24°/1.63°降低至0.47°/0.24°,证明该分级延迟方案极大地提升了天线的瞬时带宽,并具有良好的工程实现性。     

表面开槽的宽带遥测微带天线设计

微带天线由于体积小、易共形、适用于金属环境等优点而被广泛地应用于旋转件遥测系统中。针对传统微带遥测天线带宽较窄的问题,本文提出了一种通过在天线贴片和地板上开槽来扩展带宽的设计方法,并进行了仿真和测试验证,二者结果吻合良好。高频电磁结构仿真软件HFSS的仿真结果表明,通过在适当位置开槽,可使得天线的相对阻抗带宽(S11<-10dB)达到5.6%(2.409~2.545GHz),基本覆盖ISM频段,最高增益可达4dBi。测试结果表明其相对阻抗带宽为6%(2.41~2.56GHz),在收发天线间距10毫米的情况下,传输系数S21达到-22dB,可以满足遥测系统的需求。     

Ka波段低剖面宽频带平板缝隙天线研究

针对传统平板缝隙天线带宽窄,以及常用宽带平板缝隙天线腔体分层数多,剖面高的缺点,设计了一种新型低剖面宽带平板缝隙天线。该设计对传统方案的辐射单元与馈电网络均进行了改进,增加了缝隙间距的同时,通过合理增加调配块达到宽带良好匹配的效果。缝隙间距的增大,使馈电网络同层化设计得以实现,从而降减少了天线分层数,降低了天线剖面。本文对新型平板天线进行了HFSS仿真优化,仿真结果表明,该新型平板缝隙天线相对带宽可达到15%、分层只有2层,具有宽频带、分层少、剖面低的优点,该新型平板缝隙天线可以作为未来平板缝隙天线主要方案。     

一种带状线馈电的新型宽带印刷偶极子天线

本文在分析传统微带巴伦馈电印刷偶极子天线的基础上,对天线馈电形式及辐射振子结构进行了改进设计,通过将馈电网络设计为带状线形式,并采用两面对称的辐射振子结构,提出了一种带状线馈电的新型宽带印刷偶极子天线,这类天线具有较宽的阻抗带宽(驻波小于2的带宽可做到45%以上)。这种新型带状线馈电印刷偶极子天线的馈电网络适于与天线阵的馈电网络进行一体化设计,适合于用印刷电路技术大批量生产,是大型天线阵的一种理想的辐射单元形式。     

圆环阵列的互耦效应分析

互耦效应是阵列天线中确实存在并且影响天线性能的因素,所以互耦效应是阵列天线的分析和设计中必须考虑的因素.本文较为全面地分析了互耦效应对圆环阵列波束赋形的影响,涉及阵列阻抗变化、单元辐射特性变化,以及对馈电网络的影响.为了确定互耦影响下阵列各单元上激励电流分布,本文提出了一种迭代算法.仿真计算结果表明,该迭代算法对圆环阵列是有效的.通过综合考虑互耦对天线阵的各种影响,得到圆环阵列中互耦效应对波束赋形的仿真结果.     

平面接收阵列天线的反射测量

在微波无线能量传输(MWPT)中,接收阵列天线通常采用分布式整流将接收到的微波能量转换为直流能量,其天线单元的最大入射功率决定了整流电路的设计.然而,接收阵列天线边缘单元所能接收到的功率小,使所接整流电路阻抗发生变化,与阵列天线单元失配造成较大的反射.首先从理论上论证了随着接收天线单元输入功率的变化,接收阵列天线边缘单元的反射大于中间单元.然后设计了一个低剖面(0.05λ2)、高定向性(12.5 dBi)、高前后比(27 dB)的微带准八木天线作为探头.最后测量了10×10平面接收阵列天线连接整流电路时的反射和入射功率分布图,并计算得到反射因子(反射因子定义为到达接收阵列天线单元表面上的反射功率和入射功率的比值)分布图.实验结果与理论分析一致,该实验为提高MWPT中接收端的效率起到指导作用.     

相控阵天线故障诊断方法研究

随着相控阵天线阵列数目的增加和机载雷达尺寸的增大,故障单元快速诊断的需求日益迫切。本文基于相控阵天线故障诊断的原理,研究了一种相控阵天线故障信号的预处理和诊断方法。首先用矩量法构建了仿真环境;其次利用小波模极大值的方法对信号进行了降噪处理,并提取了时域统计特征和小波能量特征;最后运用层次 SVM诊断方法进行分类,获得更高的准确率。实验表明,在信噪比不同的情况下,分类正确率呈现稳步提高的趋势。理论上证明该方法能够有效诊断相控阵阵元故障。     

Mathematical model of bessel beamformer with automatic gain control for smart antenna array system in Rayleigh fading channel

This paper analyzes the mathematical model of a Bessel beamformer with automatic gain control (AGC) in a multipath scenario using a digital modulation technique and makes comparison with the one without AGC. The Bessel beamformer with AGC is designated here as the modified Bessel beamformer. The desired useful and interfering signals operate with the same carrier frequency and Doppler shifts but in different directions. Based on simulation results, this modified Bessel beamformer is shown to provide an optimum solution and to accommodate more users in real‐time base stations of mobile communication system when implemented on smart antenna array systems. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

天线互耦对赋形波束增益的影响和分析

分析了天线单元之间的耦合作用后,运用理论推导得到了天线的散射矩阵.通过遗传算法对线阵天线进行了波束展宽,对阵列进行了互耦分析.分析结果表明:波瓣展宽后天线的旁瓣电平与增益都受到了互耦的影响,主要是由于相位加权破坏相位分布的连续性,导致了能量的利用效率降低,从而导致了天线的增益降低.在波束赋形中,可以加入算法强制相邻通道间的相位分布连续,之后得到的方向图可以适用阵列存在强耦合的情况.