超宽带双极化平面交叉偶极子天线设计

设计了一种新型单层结构的超宽带双极化平面交叉偶极子天线。该天线采用2对方环偶极子正交排布实现双线极化,在方环偶极子内部加载枝节,外部加载寄生方环,引入新谐振点,大幅度扩展了天线带宽;天线结构紧凑,尺寸仅为0.25λL′0.25λL(λL为低频截止频率对应的空间自由波长)。设计和加工制作了一件工作于甚高频(VHF)频段的天线样品,测试结果表明,该天线能够在55~155 MHz实现电压驻波比(VSWR)<2.5,阻抗带宽达到96%,同时天线在整个工作频带呈现良好的定向辐射特性,增益大于7 dB。     

一种水平全向平面偶极子阵列天线

基于偶极子组阵结构,设计了一种具有水平全向辐射方向图和水平极化特性的平面天线。该天线由3只偶极子天线组成,每只振子弯折30°并上下交错印刷在PCB板的表面上,构成正六边形环,环的直径为0.45λ0(λ0为中心频率处的自由空间波长)。3只偶极子天线均采用SMA接头直接顶馈,从而省略了偶极子天线的馈电巴伦。通过优化偶极子天线振子长度和间距等结构参数,以及控制馈电相位,实现水平全向辐射。设计和加工制作了一只工作频率为2.45 GHz的天线样品,测试与仿真结果吻合良好,其|S11|≤10 dB的相对阻抗带宽为12.94%(2.367~2.684 GHz),水平全向增益约为1.42 dBi,不圆度小于±0.7 dB。     

单馈点宽带圆极化交叉偶极子天线

基于传统交叉偶极子天线,设计了一款应用于全球定位系统(GPS)的宽带圆极化天线。该天线用一个50 Ω的同轴线给交叉偶极子馈电,通过一对四分之一空置印刷环使振子臂之间形成90°相位差以产生圆极化辐射。为了拓展阻抗带宽和轴比(AR)带宽,在耦合贴片上进行切角、开缝处理。Ansoft HFSS仿真结果显示,阻抗带宽(|S11|<-10 dB)为66.7%(1.141~2.283 GHz),3 dB轴比带宽为33.3%(1.347~1.885 GHz)。在工作频段内最大圆极化增益为8.2 dBi,圆极化特性良好,实现了带宽展宽的目的。     

一种新型化小型超宽带磁电偶极子天线设计

针对传统的磁电偶极子天线在电尺寸不够小、工作带宽较窄等问题。提出了一款兼具超宽带、小型化和良好定向性的磁电偶极子天线。首先,基于传统的磁电偶极子天线模型,将传统磁电偶极子天线的磁偶极子和“Γ”形馈电条进行弯曲折叠;然后,为了进一步拓展带宽,将矩形电偶极子改进为梯形形状;最后,在磁电偶极子两侧加上竖直金属板,实现汇集电磁波,提高增益。实验结果表明,该磁电偶极子天线的VSWR<2阻抗带宽达到124.4%(1.02～4.38 GHz),天线电尺寸仅为0.25λ×0.25λ×0.09λ,其中λ为工作频段低端对应波长,天线具有良好定向辐射方向图,在工作频段内增益为3.9～7.2 dBi,实现了小型化、超宽带的设计目标。     

新型超宽带双极化电磁偶极子天线

设计了一款新型的超宽带双极化电磁偶极子天线。采用阶梯型馈电结构代替传统电磁偶极子的Γ形馈电结构,半椭圆电偶极子代替传统矩形电偶极子,从而获得了更宽的阻抗带宽。对该天线加工制作了天线样品并进行了测试,仿真和测试吻合良好。该天线的2个极化馈电端口阻抗带宽(驻波比SWR<2)分别达到90.8%(2.06~5.37 GHz)和84.4%(2.08~5.12 GHz);并在整个工作频段范围内,该天线呈现良好的定向辐射特性和稳定增益,2个馈电端口增益分别为(8.6±0.8) dBi和(8.85±0.85) dBi。     

新型双极化超宽带交叉偶极子设计

基于磁电偶极子天线的Γ型耦合馈电结构,该文设计了一款具有轴向辐射特性的轻薄超宽带双极化交叉偶极子天线。通过正交放置两个Γ型耦合馈电结构和两对环形电偶极子单元,获得了双线极化特性。Γ型耦合馈电结构将同轴线内的电磁能量引导至距离金属反射平板上方λ/4(λ为波长)处的电偶极子,实现了轴向辐射。经过加工和测试表明,该天线的相对阻抗带宽为83.9%(1.35~3.30 GHz),带宽内具有稳定的轴向辐射特性,其轴向增益从7.9 dBi到8.6 dBi变化。结果表明,测试和仿真结果吻合良好,证明了该设计的有效性。     

宽频带宽波束磁电偶极子天线设计

为了展宽天线的波束宽度,在磁电(ME)偶极子天线的基础上,该文设计出一种低交叉极化宽频带宽波束的新型磁电偶极子天线。通过将振子倾斜弯折,展宽了天线的波束宽度;结合6个寄生振子的对称加载,提高了辐射方向图的一致性。在型馈电结构基础上,优化天线的振子间距和振子长度,实现了天线58.5%的相对带宽(S11-10 dB),频带范围为2.3~4.2 GHz;对振子倾斜角度以及寄生振子的参数进行优化,在2.4~4.0 GHz的频带内实现了辐射方向图E面和H面同时达到120以上的半功率波束宽度(HPBW)。测试与仿真有较好的一致性,证明了所设计天线不仅具有宽频带宽波束特性,同时在整个频带范围内方向图的一致性得到了极大地提高。     

基于单负传输线的宽带偶极子天线设计

提出了一种基于单负传输线的宽带偶极子天线。通过在偶极子天线的两臂上加载单负传输线结构单元,改变了传统偶极子天线上的电流分布,通过选取合适的电容、电感值,使天线的零阶、一阶谐振点相互靠近,从而实现宽带特性。仿真结果表明,天线的-10dB带宽达到了1.7GHz(2.3~4.0GHz),相对带宽达到了54%,较传统偶极子天线带宽明显展宽,实际测量结果与仿真结果吻合。天线在整个工作频带范围内,方向图保持了良好的一致性,天线的增益为2~3dBic,与传统偶极子天线相比有明显提高。     

一种新型宽带双频段圆极化RFID读写天线

提出了一种新型宽带双频圆极化射频识别(RFID)读写天线,由上层的旋转对称折合振子和缝隙加载的方形贴片以及下层的紧凑型馈电网络构成。天线具有两个外部端口,分别激励低频0.9 GHz和高频2.45 GHz双频段的圆极化辐射。借助HFSS对天线进行了建模、仿真和优化,最后采用FR4板材制作天线实物并完成了试验测试。天线的外部尺寸为0.6λ0×0.6λ0×0.1λ0(λ0为0.9 GHz频点下的自由空间波长),测试结果表明,天线在低频段和高频段的-10 dB阻抗带宽和3dB轴比带宽分别为91.1%(4.9%)和87.8%(1.3%),频段内的峰值增益为5.48 dBic(3.63 dBic),最小轴比为1.1 dB(1.2 dB),在高低频段内,天线的辐射方向图对称稳定。该天线不仅能够满足全球通用型UHF频段(0.84~0.96 GHz)和ISM频段(2.4~2.5 GHz)RFID读写应用需求,而且具有低成本、易加工等优点,在物联网领域将具有很好的应用前景。     

一种宽带高低仰角增益的卫星导航终端天线

研究了一种宽频带高低仰角增益的卫星导航终端天线。天线由两对交叉偶极子天线臂、馈电网络和栅栏状反射腔组成;两对交叉偶极子臂分别位于水平面上和垂直面上,形成对上半空间各仰角方向上增益的有效贡献;馈电网络实现交叉偶极子馈电相位相差90°,满足天线的圆极化辐射;栅栏状反射腔实现天线的定向辐射和辅助调整天线的带宽和低仰角增益。分析了典型参数变化对天线性能的影响,测试结果表明,天线|S11 |≤-10 dB 的阻抗带宽1.330~1.810 GHz、轴比小于3 dB 带宽为1.54~1.66 GHz 和在1.561 GHz、1.575 GHz、1.602 GHz 频点10°低仰角最大增益分别为0.35 dBi、0.21 dBi、0.1 dBi。该天线具有高低仰角增益,尺寸小,频带宽的特点。