基于超表面的宽带低剖面圆极化天线设计

设计并制备了一种基于超表面的宽带低剖面圆极化天线。该天线由上下两层构成,下层是传统的线极化缝隙微带天线,上层是由方形切角单元构成的超表面。分析了超表面将线极化波转换成圆极化波的工作原理,并对影响天线圆极化带宽的参数进行了优化。仿真结果表明:加载超表面后,不仅使天线辐射圆极化波,还扩展了天线的阻抗带宽,天线相对阻抗带宽达到17%,3 dB轴比带宽达到7.2%。为了验证设计的有效性,加工、测试了天线实物样品,并与仿真结果进行了对比。实测结果与仿真结果吻合较好,说明该天线具备宽带圆极化特性。最终天线整体尺寸仅为0.4λ×0.4λ×0.03λ,天线的剖面较低,非常有利于与载体共形的应用。     

运用Ansoft HFSS设计圆极化微带天线阵

介绍了一种工作频率为2.43 GHz的圆极化四单元矩形微带天线阵的设计方法.通过对天线单元采用正交馈电激励起两个极化方向正交的、幅度相等的、相位相差90°的线极化波从而使天线单元获得圆极化波.在利用圆极化条件确定天线尺寸基础上,借助Ansoft HFSS仿真软件对天线进行了仿真,仿真结果和实验结果基本一致.     

LTCC圆极化双层微带阵列天线的设计

利用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺制作以陶瓷作为基板的双层圆极化微带阵列天线。传统设计中,使用柔性基板制作多层寄生微带阵列天线,由于加工精度及基板之间空气层的原因,阵列天线的圆极化特性以及阻抗匹配与仿真结果相差较大。该文采用低损耗高频陶瓷材料设计了应用于X波段的16单元双层圆极化微带阵列天线。通过实际测试,16单元阵列天线具有较好的带宽和圆极化特性,从而验证了LTCC技术可以很好地应用于微带阵列天线的研制。     

X波段圆极化透射阵天线

设计了一种具有极化转换功能的圆极化透射阵天线单元。该单元具有3层结构,包括线极化接收贴片、地板和圆极化辐射贴片,通过旋转圆极化辐射贴片来实现相位补偿。采用该单元设计了一种具有极化转换功能的圆极化透射阵天线,并对其进行了仿真。仿真结果表明,在10 GHz处天线的增益和口径效率达到最高,分别为24 dBi和31%,天线的3 dB增益带宽为9%(9.6～10.5 GHz)。与一般的透射阵天线相比,该透射阵的焦径比仅为0.33,具有剖面低的优点。对该天线进行了加工和测试,测试结果与仿真结果基本吻合。     

64单元X波段LTCC高增益圆极化微带阵列天线

采用双层矩形贴片加一对切角和2个缝隙的结构设计圆极化单元,并将其应用于X波段64单元高增益圆极化微带阵列天线。传统设计中,多层寄生微带阵列天线使用柔性基板制作,引起加工精度的问题及基板间空气层的存在,使阵列天线的圆极化特性及阻抗匹配与仿真结果相差较大。该文采用低温共烧陶瓷(LTCC)材料设计了应用于X波段的64单元双层圆极化微带阵列天线。实验结果表明,64单元阵列天线增益达到22.03dBi,S11<-10dB的相对阻抗带宽达到6.36%,天线具有良好的圆极化和阻抗匹配特性。从而验证了在研制微带阵列天线方面LTCC技术可很好地得到应用。     

W 波段圆极化微带阵列天线设计

本文分析和对比了W 波段圆极化微带阵列天线不同的馈电形式,完成了圆极化阵列天线的设计。由理论分析 和仿真结果可知,单元间等幅同相馈电有利于W 波段圆极化微带阵列天线的实现,其2x2 阵列天线仿真结果驻波小于2 的相对带宽为3.5%, 轴比小于3dB 带宽为2%,中心频点94GHz 时天线增益为12.2dB。该天线在军事领域具有广泛的应 用前景。     

超宽带多极化跟踪天线及馈源的设计

随着空间技术的快速发展,对目标飞行器的跟踪与信息截获变得越来越重要。为了实现对目标飞行器的跟踪和信息截获,文中设计了一种超宽带、多极化、高增益的跟踪天线及馈源,采用基于印制板设计的对数周期天线作为单元,并使用八个单元组成圆环阵作为反射面天线的馈源,对结构和馈电幅相进行设计,从而实现线极化比幅跟踪、左旋圆极化接收、右旋圆极化接收三种工作方式。仿真结果表明:单元天线驻波小于2的相对带宽达到147%,次级方向图的圆极化轴比小于4 dB,交叉波束的交叉电平基本稳定在-3 dB~-8 dB。对该跟踪天线进行加工,并进行天线系统测试,实际测试结果与仿真吻合很好。     

用于整流天线的口径耦合圆极化微带天线的设计与实验

提出了一种用于整流天线的新型圆极化微带天线形式，此天线采用单端口径耦合馈电，易与整流电路集成和匹配。利用电磁场仿真软件分析了天线参数对天线性能的影响，设计并加工了一个圆极化天线单元。设计值和实验值较吻合，实验结果表明该天线在10．25GHz具有良好的圆极化特性：在最大方向上圆极化轴比为0．3dB，3dB圆极化带宽达到160MHz，驻波比小于2的带宽达到800MHz。     

5.835 GHz微带阵列天线的设计

为了降低目前电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)系统中存在的邻道干扰、跟车干扰等问题,设计了一种5.835 GHz的微带阵列天线. 首先使用对方形贴片切角的方式实现了天线的圆极化,然后通过对4个天线单元运用旋转与相位补偿的方式进行了轴比(axial ratio, AR)带宽的提升,并最终以改进后的4单元作为微带阵列天线的辐射单元. 在低旁瓣和高定向方面,本文基于道尔夫-切比雪夫幅度分布的方法进行了不等幅馈电的馈电网络设计. 通过大量的电磁仿真,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工和测量. 实测结果表明,阻抗带宽为5.67～5.88 GHz,在5.7～5.9 GHz频段内,增益大于15 dB,AR小于3 dB,E面半功率波瓣宽度小于12°,实测结果与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有低旁瓣、圆极化、高定向的特点,为ETC系统路侧单元阵列天线提供了一种新颖的天线结构.     

Ku频段全金属圆极化平板天线设计

本文介绍一种Ku频段全金属圆极化平板天线的设计,采用多层金属波导腔体结构降低天线剖面,由上到下依次为辐射层、谐振层、功分馈电网络层,其中,辐射层为4×4个斜六边形开口波导腔体,将线极化信号扭转为圆极化波辐射;谐振层利用梅花状波导腔体有效展宽了天线的阻抗带宽,功分馈电网络层为紧凑型一分四波导功分器。通过电磁仿真软件Ansoft HFSS进行仿真设计,仿真结果表明,该天线相对阻抗带宽为21.8%,在工作频带内,驻波小于2,3dB轴比带宽为5.4%,天线效率大于80%。根据仿真设计结果,加工了一套12×12单元天线阵列,对阵中天线单元进行测试,测试结果与仿真结果符合较好。     

单层贴片圆极化天线的小型化研究

本文介绍了微带天线的小型化的发展和圆极化天线的特性。在微带天线腔模理论的基础上,通过附加缝隙微扰单元 实现单馈点的单层贴片的圆极化天线,并在此基础上,采用在天线表面开槽嵌缝的手段,设计出一款小型化的圆极化天线。 通过仿真实验,对比两种天线的结果,可以看出本文设计的两款天线均能满足圆极化性能的要求,而经过嵌缝的天线实现了 天线小型化的目的。     

一种双频段圆极化阵列天线

文章将宽带单极化Vivaldi天线正交排列,通过圆极化电桥馈电,构建双频段圆极化阵列天线的基本辐射单元。利用遗传算法优化圆极化基本辐射单元的曲线特性、开槽宽度等影响电性能的主要结构参数,使其阻抗带宽及轴比带宽满足双频段工作的特性。根据相控阵天线理论,将基本辐射单元按矩形栅格排布得到圆极化阵列天线。仿真结果显示该圆极化天线在双频段内满足轴比及波束覆盖要求。该圆极化阵列天线对双频段圆极化阵天线的设计具有很好的指导意义。     

成果导向教育模式下的天线实验教学设计

采用OBE理念的天线实践教学改革可操作性强,提出一种以学生为中心、以成果为导向的天线实践教学改革方案。以圆极化阵列天线的设计、优化与加工测试为例,较详细地介绍了天线项目化教学过程中的项目分析、方案制定、电路设计、仿真调试、加工测试和产品评价等各个环节。应用天线理论知识指导仿真设计和优化调试,通过微波仪器和暗室测试天线实物,提高学生天线实验设计和动手操作能力。     

腔体加载式圆极化波导缝隙天线设计

圆极化天线由于其自身具有的众多优点,在现代通信系统中日益受到广泛关注。设计了一种通过在传统波导缝隙天线上加载旋转矩形腔体实现圆极化辐射的天线形式,分析了腔体辐射圆极化波的机理以及腔体对天线阻抗带宽的影响。该天线具有阻抗特性和圆极化特性独立可调的优点。加工实现了一种工作于X频段、具有1×10个单元的天线结构。测试结果表明,在中心频率处右旋圆极化增益约为16.5 d B,主辐射方向上轴比优于1 d B,阻抗带宽(VSWR<2)约为64 MHz。测试结果与仿真数据取得了较好的一致性。     

一种寄生阵列宽带圆极化天线的设计

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研究了寄生贴片切角长度和驱动贴片上的缝隙宽度对天线轴比和带宽的影响。对天线的圆极化方向图进行了仿真。仿真结果表明,在5.5 GHz时实现了右旋圆极化,最大增益为8.1 dBi。加工并测试了宽带圆极化天线,测试结果与仿真结果基本相符,天线实测的阻抗带宽为1.3 GHz,轴比带宽为1.26 GHz。设计的叠层天线具有结构紧凑,装配简单和轴比带宽大的优点。     

一种宽角扫描圆极化微带阵列天线的设计

设计出了一种双层宽波束圆极化微带天线,通过Ansoft HFSS软件仿真优化出天线的几何结构参数,并进行了加工和测试。采用该天线做为天线单元,组成一副4×4阵列,进行了天线阵的仿真、加工和测试。结果表明:该天线单元在天线阵中互耦较小,天线方向图基本上无畸变;在工作频带内,天线阵增益大于16.5 dBi,同时能够实现450°×450°范围的波束扫描。     

Ka频段宽带圆极化微带天线

面向Ka频段高通量卫星对天线的需求,设计了一种Ka频段宽带圆极化微带天线. 天线单元主要由圆形辐射贴片和缝隙耦合馈电结构组成,通过两个类T形缝隙结合实现宽带圆极化. 天线仅有三层金属层,结构简单. 仿真结果显示,天线单元的相对阻抗带宽为31.5%（25.1～34.5 GHz）,相对3 dB轴比带宽为20.3%（26.5～32.5 GHz）. 由于单元尺寸较小,不便于对其性能进行验证,因此利用该天线单元组成2×2天线阵列,并进行加工测试. 仿真与试验结果表明,天线阵列阻抗带宽以及3 dB轴比带宽可以覆盖25.6～33.1 GHz频率范围,实测结果与仿真结果一致性良好.     

K波段圆波导天线及阵列设计

设计了一种适用于雷达、通信等领域圆极化波导天线单元及天线阵列.采用阶梯型阻抗变换器进行了阻抗匹配,并通过矩形波导输出.在K频段内电压驻波比小于2.0:1,单元增益大于5 dBi,单元波束宽度大于95°.设计的天线阵列可实现±45°的波束扫描.采用介质加载的方式进行了小型化设计,满足阵列合成波束的扫描要求.对加工天线原理样机并进行了测试,测试结果与仿真结果吻合.     

一种新颖开槽切角圆极化微带天线单元的设计

为了简化方形切角圆极化微带天线单元的设计流程,提出了一种新颖的开槽切角圆极化微带天线单元形式。利用在微带天线单元上开矩形槽的方法,避免了调试切角圆极化单元的谐振频点和轴比时的反复迭代过程,缩短了调试时间。分析了矩形槽的不同宽度和深度对阻抗和轴比的影响,并通过仿真设计出一款性能良好的微带天线单元。单层微带天线单元仿真的最终阻抗相对带宽(S11 <-10 dB)为2. 05% (1. 980 ~ 2. 021 GHz);仿真的最终轴比相对带宽(AR<3 dB)为0. 50%(1. 995 ~2. 005 GHz)。加工了天线单元实物并进行测试,实测的阻抗相对带宽(S11 <-10 dB)为2. 05%(1. 975 ~2. 016 GHz);实测的轴比相对带宽(AR<3 dB)为0. 50% (1. 990 ~ 2. 000 GHz)。实测结果与仿真结果具有良好的一致性,验证了设计的正确性。     

宽波束四臂螺旋天线的设计

针对卫星通信中天线方向图的圆极化宽波束需求,给出了一种四臂螺旋天线的设计方法。通过无限巴伦实现平衡馈电,并利用四臂螺旋自身的结构特点构造了90&#176;自相移结构,获得了较好的圆极化特性。采用Ansoft HFSS软件进行仿真及优化设计,加工了两种尺寸的天线实物,测试结果表明,实测和仿真结果较一致,两副天线的3dB波束宽度分别达到124&#176;和180&#176;。