毫米波相控阵板级集成天线技术研究

随着毫米波雷达及通信系统的快速发展,有源相控阵天线日益成为当前研究的热门天线形式。然而,毫米波有源相控阵存在空间紧凑、结构复杂、装配繁琐等问题。本文介绍了一种可应用于毫米波相控阵的板级集成天线,并对其天线阵列、垂直过渡等关键结构的设计进行了讨论。该阵面将天线阵列、收发组件和馈电网络全部集成在一块基板上,具有结构简单易于量产的特点。文末给出了对所设计的有源阵面的暗室测试结果,结果表明该天线在毫米波雷达和通信系统中具有巨大的应用潜力。     

星载SAR功能结构一体化天线技术研究

提出了新型低剖面合成口径雷达(SAR)有源相控阵天线设计方法———多功能结构一体化天线技术,采用高密度互联、新型功能材料等进行模块化、轻量化的系统级集成设计,将系统功能与天线结构相结合,大幅减小了SAR天线的体积,增大了内部可用空间;同时,有效去除天线寄生质量及各分系统间的重复质量。对SAR天线进行了一体化设计验证,结果表明天线性能、结构承载及热控的指标满足要求,多功能结构一体化设计方法对大型有源相控阵天线系统的结构设计有实际指导意义。     

一种毫米波相控阵雷达的天线单元

毫米波相控阵天线兼具有毫米波的优点与相控阵多功能等优势,并以其特有的技术特点,非常适合于小型化平台 的集成应用。本文提出一种具有宽扫描角的毫米波天线单元。在单元设计优化时,利用HFSS对其互耦影响和扫描盲角 效应进行了充足的考虑。天线单元组阵后,阵列辐射特性的实测结果与理论设计值具有很好的一致性。证明其非常适合 于一维、二维毫米波相控阵天线的组阵使用。     

相控阵天线自动测试系统的搭建

针对相控阵天线的工作状态多,测试工作量大的特点,设计了一种天线自动测试系统。该系统能够完成相控阵天线的无人值守的自动测试。与手动测试方法相比,该系统大大提高了有源相控阵天线测试的效率和准确性,并实现了测试数据自动格式化存储。实际应用表明,该系统运行稳定,可靠性高,能够满足实际工程的需求。     

一种高集成机载有源相控阵天线系统

未来先进战机需要配装多功能有源相控阵雷达已是业界共识,研究解决机载环境下有源相控阵天线的工程技术难题是工程师的共同愿望。从机载应用环境对装机天线体积、重量等方面的苛刻要求出发,介绍了一种简捷可行的有源相控阵天线系统技术构型方案,重点对线阵架构以及由此引入的对天线性能的影响因素进行了理论分析,提出了解决方法。研制出一套具有1152个T/R通道的试验天线系统,试验结果证明了该设计方案的可行性和理论分析的正确性。     

开放式有源相控阵天线系统

为适应新形势下的雷达探测需求,文中提出开放式有源相控阵天线系统架构。与传统意义上的相控阵天线架构相比,其在系统功能、技术研究范畴以及设计灵活性等方面都有很大扩展,可为未来涉及多学科融合的多功能、模块化、可重构及高集成数字化的相控阵天线设计提供系统级的集成环境。     

大型固定式有源相控阵天线系统性能测试技术

文献[1～6]对相控阵天线校正与测试技术进行了讨论。文中将给出大型固定式有源相控阵天线系统性能测试技术，在整个测量过程中，利用有源相控阵的系统资源和旋转矢量法对阵面性能进行测试，给出了测试结果并进行了比较，理论分析和实验结果表明该方法在实际工程应用中具有重大的实用价值。     

无人机载Ku波段有源相控阵天线

设计了一种无人机载雷达的Ku波段有源相控阵天线,分析了有源相控阵天线的系统组成、模块布局和设计思路,实现了高集成、低剖面的有源相控阵天线设计,并可同时实现SAR和GMTI功能。设计了32行线源的宽边纵缝驻波阵形式的波导裂缝阵列天线,通过加脊和分区馈电法扩展了天线的工作带宽。采用FFT反演算法在微波近场暗室中对有源相控阵天线进行了校正补偿。实测结果表明该有源天线可以实现两维-20dB的低副瓣电平,并可在俯仰向实现±60°的相控阵扫描,实测方向图与仿真结果相吻合。本天线具有宽带宽角扫描、低副瓣、低剖面、结构紧凑等优点。     

T/R组件阻抗失配对相控阵天线性能的影响

T/R 组件为满足低剖面的设计要求,收发开关一般采用集成度较高的单刀双掷(SPDT)开关设计方案,然而有源相控阵天线大角度扫描时随着有源电压驻波比的增大,会导致T/R 组件与天线辐射单元阻抗失配。文中分析了该阻抗失配问题,并对采用SPDT 开关的T/R 组件进行了阻抗失配实验,从发射输出峰值功率、组件发射效率、发射通道相位三个方面定量分析了T/R 组件输出端口阻抗失配对发射性能的影响,并将该T/R 组件应用于有源相控阵天线,通过测试等效全向辐射功率(EIRP)进一步讨论其影响。     

有源相控阵天线快速检测系统设计

机载电子战系统有源相控阵天线的完整参数检测方法步骤复杂且消耗时间较长,文中基于有源相控阵天线波束捷变特性设计出新的天线检测方法,可实现有源相控阵天线检测过程自动化,从而大幅提高天线全波位、多频点方向图参数测量速度,并使用改进的灰色关联度数据分析算法(GRA),对测量所得的参数集进行快速计算与故障原因分析。为机载电子战系统有源相控阵天线的研制、开发、检测提供了技术支持。     

一种具有加减信道的低旁瓣微带天线阵

本文设计了一种新颖的具有加减信道的低旁瓣微带天线阵.在研究低旁瓣角馈方形微带贴片天线的基础上,设计了一个3dB定向耦合器作为馈电部分,从不同的输入端口输入信号,分别实现方向图加减的功能.这种天线能够同时获得其视野内所有障碍物的范围和角度信息,不需要使用扫描天线或转换天线.使用ANSOFT公司的Serenade和Ensemble两种软件进行了设计、仿真和优化.实验结果与仿真基本一致,可见,这种天线完全可以满足设计要求.     

A broadband helical saline water liquid antenna for wearable systems

A broadband helical liquid antenna made of saline water is proposed. A transparent hollow support is employed to fabricate the antenna. The rotation structure is fabricated with a thin flexible tube. The saline water with a concentration of 3.5% can be injected into or be extracted out from the tube to change the quantity of the solution. Thus, the tunability of the radiation pattern could be realised by applying the fluidity of the liquid. The radiation feature of the liquid antenna is compared with that of a metal one, and fairly good agreement has been achieved. Furthermore, three statements of the radiation performance corresponding to the ratio of the diameter to the wavelength of the helical saline water antenna have been proposed. It has been found that the resonance frequency increases when the length of the feeding probe or the radius of the vertical part of the liquid decreases. The fractional bandwidth can reach over 20% with a total height of 185 mm at 1.80 GHz. The measured results indicate reasonable approximation to the simulated. The characteristics of the liquid antenna make it a good candidate for various wireless applications, especially the wearable systems.     

面向车载鲨鱼鳍的宽频MIMO天线设计

为了解决车载通信天线工作频带窄、尺寸大等缺点,文中提出了一款应用于车载鲨鱼鳍外壳的新型小型化、宽带MIMO天线。为了实现天线的宽带特性,充分利用了印制单极子天线易于引入多谐振的特点,首先通过合理的尺寸设计,将单极子天线谐振频率设计至工作频段中;然后,使用缝隙加载技术,增加天线谐振模式数量并改善天线阻抗匹配特性,拓宽了天线带宽并实现了天线的小型化。为了验证天线实际性能,将天线安装于鲨鱼鳍外壳中进行了测试。结果表明,该天线可以覆盖824～5 000 MHz的频段范围,驻波比均小于3,增益最低1.9 d Bi、最高6.2 d B,效率均高于49.5%、最高达89.2%。该天线可满足车载通信系统对天线的宽带化和小型化要求。     

智能天线的新军——自组构天线

自组构天线凭借其能够根据所处的电磁环境来改变自身的电形状这一特性, 已成为当今智能天线研究领域的一大热点.文中介绍了自组构天线的概念模型, 详细分析了三种常用的自组构天线的工作原理, 对未来自组构天线的应用和发展方向进行了具体的讨论.     

一种共面波导馈电的缝隙型超宽带天线

针对超宽带通信系统,提出一种小型超宽带天线,可以应用于终端设备。天线类型为共面波导馈电的缝隙型,缝隙结构为一矩形与一圆形组合而成,馈电结构与缝隙结构相似。天线的面积为22 mm×27 mm,印刷在厚度为0. 5 mm的FR4衬底上. 通过软件仿真分析了天线的工作原理以及尺寸对带宽的影响,仿真结果显示天线的带宽在不同的衬底厚度下均能覆盖UWB频段。天线的测试带宽为2.4 GHz~14.4 GHz,在超宽带的工作频段内测试效率超过76% ,测试增益大于2.1 dBi。     

双频宽带双极化定向电磁偶极子天线设计

设计了一款双频带宽带双极化定向电磁偶极子天线。首先,采用最基本的电磁偶极子天线模型,通过对偶极子天线的形状进行调整以及增加Г形寄生枝节实现了双频段单极化定向电磁偶极子天线。其次,将两个单极化电磁偶极子天线十字交叉放置。最后,通过两个高度不同的Г形探针分别对两个天线进行耦合馈电,实现双频宽带双极化定向辐射特性。根据仿真结果,对天线模型进行了加工和测试。仿真和实测结果表明：天线在低频段0.8~0.96 GHz和高频段1.7~2.7 GHz内反射系数的模值均小于-10 dB,所对应端口隔离度分别大于20 dB和25 dB,天线的测试峰值增益在低频和高频段分别为5.5 dBi和8.2 dBi。该天线可应用在无线通讯系统中。     

一种小型宽带双极化5G基站天线

设计了一种适用于2G/3G/4G/5G移动通信的小型宽带±45°双极化基站天线。该天线由2对偶极子辐射片、2条微带馈线和1块反射板组成,辐射臂和微带馈线采用双面印刷工艺印刷在0.8 mm厚的FR4板,并固定放置于开有圆形槽的反射板上。对天线实物进行加工测试,测试结果表明,端口1工作频段为1.82～3.60 GHz,端口2工作频段为1.64～3.41 GHz;工作频段内,反射系数小于-10 dB,端口隔离度优于18 dB;交叉极化比在视轴方向大于17 dB,±60°方向大于15 dB;半功率波束65°左右,前后比优于18 dB,测试和仿真结果较吻合。所设计天线带宽宽,尺寸小,且制作工艺简单,成本低廉,适合批量生产,应用于5G移动通信基站中。     

小型双频E形缝隙手机天线

提出了一种小型的双频E形缝隙手机天线。E形缝隙采用终端开路结构,并雕刻在地板的顶部,使天线的结构更紧凑,减小了天线的尺寸。同时,E形缝隙天线增加了天线的谐振路径,能产生双频宽频带特性,高低频带宽能覆盖GSM900/1800/1900/DCS/PCS/BuleTooth/UMTS/WLAN2400/WiMAX 2600通信频段。实测和仿真的结果基本吻合,验证了这种设计方法的有效性。     

小型宽带低地面影响的平面手机天线设计

利用在单极子天线中开缝产生两条谐振路径,本文设计出一个地板表面分布电流小,性能稳定,频率高达2600 MHz时仍具有与对称阵子相似的辐射方向图,宽带宽(高低频带宽分别为877～960MHz,1680～3189Mz),结构紧凑(宽为39mm,长为13mm),地板尺寸小的平面手机天线.该天线结构简单,制作容易,适合应用在小...     

机载共形的双环微带缝隙全向天线

机载全向天线不但要满足水平面全向的指标要求,而且要与机体表面共形设计,常规的单极子天线和微带天线均无法满足要求。提出一种双环微带缝隙天线,可以实现机载共形的全向天线。分析了系统对机载天线的要求、双环微带缝隙天线的展宽带宽的方法,并给出了该天线的设计参数和实测结果,实测结果与仿真结果一致,验证了设计方法的正确性。