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。     

一种Ku波段微带阵列天线研究与设计

天线作为发送和接收电磁波的设备,是整个无线通信系统的核心部件之一,其性能的优劣对整个通信系统起着关键作用.微带天线以其质量轻、体积小、易于集成等优点已得到广泛应用.工作于Ku波段(12～18 GHz)微带天线不仅兼具微带天线自身优点,且具有抗干扰能力强、传播特性好、并有效缓解低频段使用资源匮乏等优点.基于微带天线原理,...     

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Koch雪花分形结构的缝隙平面阵列天线设计

本文提出了一种基于Koch雪花六边分形结构的缝隙单元,基于该分形单元设计了一款工作于5.8 GHz的4×4缝隙阵列天线.天线采用并行功分网络馈电,获得了高定向性、高增益特性.根据设计结果加工制作了天线样品并测试.测量结果表明,天线阻抗带宽5.7％(5.56～5.89 GHz),阻抗匹配良好.在工作频率处,天线呈现良好的定向辐射特性和稳定增益,辐射增益达到19.85 dBi,对应口径效率为80.69％.3-dB增益带宽达到18.40％(5.13～6.20 GHz).     

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。     

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.     

一种大带宽高增益微带天线的研究与设计

普通微带天线带宽很窄,大多数扩展其带宽的方法是以牺牲天线增益为代价的.本文提出了一种新型大带宽、高增益微带天线结构.该天线采用厚的空气介质层,通过与贴片相连的斜置金属带进行馈电.此外,还采用了U形接地板来提高天线的增益.利用HFSS仿真软件计算和分析,探讨了各结构参数的变化对天线性能的影响,给出了详细的设计过程.仿真结果表明,该天线在驻波比小于2 时的相对带宽可达75.5%,在整个频带内的平均增益为7.31 dBi,而且,方向图和增益随频率变化较平稳.     

深空小规模天线上行组阵布局分析研究

针对天线上行组阵中阵元布局对远场功率合成增益影响的问题,给出了组阵地面布局的要求,包括阵元间最小距离、布局紧凑性、灵活性、可扩展性和经济性等。在此基础上对小规模组阵(阵元数3~36)布局进行了分析,设计了不同阵元时对应合成增益最高的布局方式。最后用计算机仿真各种布局情况下在月球量级远场目标点的功率合成增益,比较远场功率合成增益大小并总结了一些规律,结果表明各阵元的最优布局与理论分析相符。考虑组阵规模的可扩展性给出了16元阵、36元阵的最优布局,可为实际应用提供参考。     

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。     

用于雷达隐身设备的低RCS超宽带Vivaldi天线

为了减小雷达探测对导弹、飞机和舰船等隐身设备的威胁,设计了一款低RCS的超宽带高增益Vivaldi天线。通过分析天线在不同频率下的表面电流分布,在不影响天线辐射性能的前提下,采用一种简单有效的改变天线外形的方法,并在辐射臂两侧加载矩形加半圆形的异形结构。这种结构可以减少辐射器表面的散射,从而使单站RCS降低。测试结果表明,所提出的天线工作带宽为4.7～11 GHz,最大增益达到11 dBi,与原始天线相比,在保持良好辐射性能的同时,在工作频段范围内RCS最大缩减为18.5 dB,可以应用于低RCS的隐身系统。     

Broadband characteristics analysis of semicircle‐type bow‐tie antenna with hole slots

For electromagnetic compatibility, broadband antennas are important for measurements of fast pulse transient electromagnetic phenomena and broadband characteristics due to noise and high‐frequency interference. We analyzed the characteristics of a semicircle type bow‐tie antenna with various slots using the FDTD method. It was shown from the simulation results that the shape and position of the slot influenced greatly the broadband characteristics of the antenna. We confirmed that a semicircle type bow‐tie antenna with a triangle slot was effective for a broadband antenna. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(4): 47–53, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20252