变螺距法向模螺旋通信天线

螺旋天线按其辐射模式可分为轴向模和法向模辐射两种.轴向模螺旋天线是一种园极化、宽频带行波天线.它要求单圈螺旋的周长约为一个波长.这种天线最大辐射方向沿螺旋的轴向.法向模螺旋天线要求螺旋的尺寸大大小于工作波长,这是一种线极化驻波天线、最大辐射方向在垂直于螺旋轴的平面上.这种天线在“谐振”时可以大大缩短天线的几何尺寸,它与同长度的鞭天线相比辐射电阻大62%.目前开始在移动通信中应用. 集总参数加载天线虽然可以改变局部处的电流分布,但是由于它的机械性能差,不适宜在移动车体上采     

一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线

提出了一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线结构--正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线.在阿基米德螺旋线中加入正弦波可以在螺旋线半径一定的情况下更好地延长天线臂的电长度,提高天线的小型化程度,并有助于保持传统阿基米德螺旋天线优良的辐射特性.仿真和测量结果表明:在2 GHz～10 GHz的频率范围内,与传统的阿基米德螺旋天线相比,正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线口径面积减少了47%.     

小型超宽带平面天线阵列设计与优化

提出了一种小型超宽带(UWB)平面天线阵列并进行了优化.首先设计了两个不同的UWB天线单元方案:印刷天线-Vivaldi天线、平板天线-平面螺旋天线,并通过对比选择螺旋天线单元作为组阵单元.对该天线阵列的回波损耗、3D辐射图、方向图进行了仿真计算和设计.结果该天线阵列在6 ～ 10GHz内具有较好的定向辐射特性,增益达到15dB.进一步优化单元空间分布结构,使天线在相应频段内具有更佳的方向性.通过调整各个馈源的相位差,在不失去增益的同时,可以控制波束的偏转.     

基于矩量法的螺旋天线设计

螺旋天线具有宽波束、圆极化等特性。以往的轴向螺旋天线多为端射式,辐射方向单一。为弥补这一不足,提出了一种新型的中馈轴向螺旋天线。基于RWG(Rao-Wihon-Glisson)边元的矩量法,采用MATLAB仿真计算出中馈螺旋天线的方向图、反射系数、增益等重要参数。又利用高频结构仿真软件(HFSS)对所设计的中馈螺旋天线进行了仿真。通过两种方法仿真得到的结果吻合较好,仿真结果的正确性得到了验证。实验结果表明:中馈轴向螺旋天线不仅具有以往轴向螺旋天线所具备的定向性好和高增益等优点,还具有两个反向且强度相同的辐射方向,同时天线增益可以达到8dB以上,半功率波束宽度可达33°。这种天线可以应用到多边通信及中继通信等领域。     

加载对拓结构介质的高增益Vivaldi天线

Vivaldi天线属于渐变缝隙天线的一种, 被广泛应用于平面超宽带天线设计中.Vivaldi天线在理论上可以展宽带宽到无限大, 但受限于加工工艺和尺寸, 其增益提高效果并不明显.文中立足于经典Vivaldi天线, 在天线辐射前端加载对拓结构的介质, 仿真结果表明相对带宽扩展了79.1%, 在5.5 GHz与12 GHz处提高增益达3 dBi.过孔矫正技术可以使天线辐射的相位分布更加均匀, 提高幅度分布的口径效率.在对拓结构基础上, 天线辐射端加载相位矫正的过孔阵列结构, 仿真结果表明加载该技术后, 天线提高增益2 dBi以上.包含以上两种技术的天线结构具有高增益、便于设计、小型化的特点, 这为端射天线提高增益和增强定向性提供了新的思路.     

基于共形馈电网络的新型双频四臂螺旋天线

针对卫星地面手持终端系统对天线高效率宽波瓣的应用要求,文章提出一种新型双频印刷一体化四臂螺旋天线结构,通过两种方式提高其双频辐射效率:第一,每组辐射振子分成两个支路,分别以不同的长度、宽度和螺旋角度绕制以减少振子间耦合,同时覆盖两个不同的频点;第二,馈电网络和辐射振子进行一体化设计,提高其馈电效率。测试结果表明:在两个间距很近的频点(1.1倍频程)能够分别实现4.3dBi(低频)和4.2dBi(高频)的右旋圆极化增益,且4dBi以上右旋圆极化增益相对频带宽度分别为6%(低频)和5%(高频),圆极化3dB波瓣宽度均达到130°以上。该天线的双频点、宽波束、高效率性能适合于卫星通信手持终端系统应用。     

UHF 频段多层介质非等螺距标签天线*

针对RFID 电子标签的小型化和空间可压缩的要求,提出了一种新的工作于UHF 频段RFID 的非等 螺距螺旋标签天线。首先应用经典等距螺旋天线理论,探讨了非等距螺旋天线的辐射特性;然后通过分析电磁波在 不同介质层界面对辐射特性的影响,提出了多介质层填充结构,以实现多层介质标签天线,提高天线辐射效能;最后 利用CST 软件对非等距螺旋天线进行优化仿真并与实物的测试结果进行对比,二者基本吻合。实测结果表明:该介 质结构下的非等距螺旋天线在871 ~928MHz 频带范围内回波损耗优于-10dB,最大增益为2. 8dBi,3dB 波瓣宽度约 为86毅,尺寸仅为64mm×Φ6mm。     

球面螺旋天线的研究

研究了一种新型的球面螺旋天线,与传统螺旋天线相比,具有结构紧凑、尺寸小、增益高的特点,分析了两种不同模式下球面螺旋天线的辐射特性和输入阻抗;并首次提出了一种工作在圆锥模式下的半球面螺旋天线,具有更小的尺寸和良好的赋形波束,可应用于近地卫星通信。     

法向模螺旋天线的锐方向性及其计算

法向模螺旋天线单圈螺旋的直径远小于工作波长,它在垂直于螺旋轴的方向上辐射最大,电磁波沿轴向的传播相速比一般线天线的要小,相应的导波长λ_0小于工作波长λ_0.这种天线是对导波长谐振的,谐振时可以减小天线的几何尺寸,所以这种天线是一种慢波结构的螺旋天线.近年来,开始在移动通信、电视接收等方面获得应用.     

短螺旋天线改进设计

以提高天线功率容量为目标,提出了短螺旋天线的改进方案,数值模拟了螺旋主要结构尺寸对其辐射特性和最大场强的影响,给出了具有较高功率容量的短螺旋天线模型.工作频率为4.0 GHz时,改进后的短螺旋天线轴向方向性系数为8.75 dB,轴向轴比为1.22 dB,真空状态下的功率容量提高到64MW.将该单元天线应用到了高功率螺旋阵列天线的设计中,通过对阵列天线的实验测量说明了短螺旋单元天线的良好性能.     

Broadband quasi-taper helical antennas

A unique approach is described for widening the bandwidth of a helical antenna with improved gain, pattern, and axial ratio characteristics. The antenna may be described as a nonuniform or quasi-taper helix, which consists of a combination of uniform and tapered helix sections. Measured patterns, gain, axial ratio, and VSWR for various helical antenna configurations are presented and compared. It is shown that a nonuniform quasi-taper helix can provide an operating bandwidth twice that of a conventional uniform-diameter helix.     

Bandwidth enhancement of the monopole antenna by using a parasitic normal-mode helix

An innovative monopole antenna coupled with a parasitic normal-mode helix has been designed and studied both experimentally and theoretically. The effects of various dimensions of the monopole and the parasitic helix were investigated extensively. This simple combination can significantly enhance the antenna bandwidth over that of the conventional monopole antenna. It is found that, with suitably chosen antenna dimensions, the VSWR bandwidth (VSWR ≤ 2) of the antenna can be increased to 36%, almost double that of the monopole antenna alone. The far-field pattern of the combined antenna is basically the same as that of the monopole antenna. This antenna is designed to operate at 1.8GHz. The substantially enhanced bandwidth of this simple and small antenna is a useful feature for future mobile communications.     

具有紧凑馈电网络的宽带四臂螺旋天线

传统的自相移馈电四臂螺旋天线(QHA)由于最小回波损耗频点和最小轴比频点不在一个频率上,因此,难以在较宽的频带内同时满足良好的阻抗匹配和圆极化特性.虽然采用功分相移网络馈电可以解决上述问题,但是馈电网络尺寸普遍较大,难以应用于手持机上.本文提出了一种底部带有紧凑的功分相移馈电网络的四臂螺旋天线,可以在宽频带内实现四个输出端功率平衡输出,相位两两相差90度.所提出的馈电网络使得四臂螺旋天线既可以实现宽带圆极化辐射,又具有小尺寸,非常适合GPS、北斗移动手持设备的应用需求.     

一种L波段背射模螺旋馈源

螺旋天线具有较好的宽频带圆极化特性,在L或S波段体积和增益都很适中,加工制造公差要求较低,因此在该频段螺旋天线得到了广泛的应用。由背射模螺旋构成的L波段宽带馈源具有结构简单,馈电、调试方便,口面遮挡小,频带宽(大于25%),可以承受大功率等优点,可以满足L或S波段测控系统对天线的要求。用该背射模螺旋馈源研制的前馈天线的口径效率超过了53%,第一副瓣小于-20 dB,在工程中得到了很好的应用。     

一种宽带分形自互补单极子天线的设计

提出一种结合分形与自互补理论的新型宽带单极子天线。辐射部分由Sierpinski分形图案的金属贴片和互补的缝隙贴片印刷在FR-4 介质板上构成,由微带线经阻抗变换后馈电。分形技术的利用使得该天线实现了20%的尺寸缩减,自互补结构则大大拓展了天线的带宽,两者的结合使得该天线在保持平面结构的同时取得优良的性能。仿真与测试得到该天线在4.98-9.93 GHz 频带内反射系数小于-10dB,具有66.4%的带宽,带内增益在1.3-3.3dBi 之间。该天线具有平面、宽带、小型化的优点,在小型化通信系统中具有良好的应用前景。     

Mechanically Tunable Multiband Compact Quadrifilar Helix Antenna With Dual Mode Operation

We show that by introducing a gap at the center of the helical sections (where the current is minimum) of a lambda/2 quadrifilar helix antenna (QHA) and varying the axial length and radial gap between the overlapping volutes, the antenna gives a 28% impedance bandwidth which is nine times the bandwidth of a conventional QHA. A 16% bandwidth with a front to back ratio of ges 14 dB is achievable with 5-14% reduction in the size of the QHA. The structure can yield a monopole radiation pattern suitable for terrestrial applications or a hemispherical pattern suitable for satellite use. The simulation results are validated by measurements at L-band.     

Coaxial-feed axial mode hemispherical helical antenna

A coaxial-feed axial mode hemispherical helical antenna is studied experimentally and theoretically. Results for a 3-turn hemispherical helix indicate that circular polarisation can be obtained over a broad beamwidth. The gain bandwidth is ~33% and the peak gain is 7.6 dB. The input impedance shows that it is a standing wave antenna     

一种高增益缝隙定向天线设计

为实现高增益低旁瓣的定向天线,设计了一种采用介质基片集成波导实现缝隙天线阵,并在辐射缝隙两边增加扼流槽,与传统的介质基片集成波导相比,大幅增加了带宽。最后实现了一介质基片集成波导天线阵,其带宽增加了8%,实际测试表明该天线具有高增益,低旁瓣,达到了设计要求。     

Miniaturised CPW-fed circularly polarised corrugated slot antenna with meander line loaded

A novel CPW-fed circularly polarised antenna with corrugated structure and meander line loaded is presented. This antenna can achieve 44% size reduction compared to the conventional CPW-fed slot antenna. Predicted results are validated by experiment. The measured 3 dB axial ratio bandwidth and the 10 dB return loss bandwidth are 12.4 and 17.1%, respectively. The peak gain of the antenna is 4.0 dBi.     

一种带有新型馈电结构的宽带印刷角锥四臂螺旋天线

本文提出一种新型馈电结构的印刷角锥四臂螺旋天线。通过采用柱面共形结构馈电网络,与传统四臂螺旋天线相比极大地减小了地板安装面积及改善了阻抗带宽和轴比带宽。S11小于-10dB的阻抗带宽可达39.7%,3dB轴比带宽约22%。测试与仿真结果吻合良好。