双层空气型高性能精确导航天线设计

基于层叠式结构,设计了一款双频全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)贴片天线。天线采用空气介质、层叠式圆形辐射片结构,实现双频带、低轴比、高增益的性能。双层辐射片共用一组馈针进行耦合馈电,能够减少一半馈针,有效简化了馈电网络的复杂性,同时保证了良好的圆极化性能。引入的4个馈电电容片可以抵消长馈针引入的电感,从而扩大工作带宽。而且对称的四馈针馈电技术和宽带相移网络的应用保证了天线相位中心稳定性。实测结果表明,该天线S₁₁<-10 dB的频带范围为980～1 920 MHz(带宽940 MHz),增益大于3 dBic的频带范围为1 106～1 304 MHz(带宽198 MHz)、1 420～1 986 MHz(带宽566 MHz),而轴比在以上频带范围内均小于3 dB。实测频谱显示,该天线工作频段覆盖目前在运行的四大导航系统的工作频点,满足GNSS精确测量与定位系统终端设备应用需求。     

采用新型馈电结构的双频宽带导航天线设计

基于新馈电结构,设计了一款覆盖全球四大卫星导航系统的双频宽带贴片天线。采用了一种四分八馈电线路,以8个同轴馈电探针两两相连的方式将两路天线馈电信号合为一路,有效简化了馈电网络的复杂性,同时保证了天线辐射的增益、带宽和轴比性能。该双频辐射贴片单元采用正八边形层叠式结构设计,并在每个天线单元边缘对称添加两组矩形调谐单元,有效增加了天线辐射的波束带宽。该双频天线单元在高频1.482~1.617 GHz（波束带宽155 MHz）和低频1.191~1.252 GHz(波束带宽61 MHz）频段范围内,都能保证良好的辐射增益;高低频的3 dB轴比带宽为-130°~130°,具备良好的圆极化性能。经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。     

宽带圆极化锥形辐射单元阵列天线的设计

基于L型探针馈电提出了一种宽带圆极化锥形辐射单元天线的设计方法.为了提高轴比带宽,馈电网络应用带L型馈电探针的宽带90°电桥,锥台单元取代普通平面贴片作为辐射单元.4个单元组阵后可得到的峰值增益为12.7 dB.馈电网络在介质基板的底面以此来减小天线总体尺寸.测量结果与仿真结果吻合良好,天线可实现40.1%(VSWR<...     

一种单空气介质层GNSS测量型天线设计

本文设计了一款单空气介质层测量型有源贴片天线,天线结构采用单层空气介质作为全球卫星导航系统(GNSS)贴片天线高低频段的电场辐射层,通过对高频贴片外边缘锯齿化处理和低频贴片内边缘锯齿化接地以及其外边缘设置锯齿辐射单元,使天线整体尺寸减小约20%。通过HFSS软件优化设计,实现了GNSS天线的成本低、体积小、增益高、轴比频带较宽、圆极化性能好等特点。同时,天线辐射贴片结构在设计上满足高低频相位中心高程差较小。本文所设计天线满足覆盖四大在运行卫星导航系统的高低信号频段,并且采用对称的四馈针馈电技术使得天线表现出良好的圆极化性能和相位中心稳定性,尤其适合于GNSS精确测量与精准定位系统终端设备。     

X波段二维宽带宽扫背腔微带天线

设计了一种X波段背腔微带天线,采用探针和口径耦合相结合的馈电方式实现了小单元间距下单层微带贴片的宽带工作,并弱化了馈线寄生辐射对方向图的扰动。设计加工了8×8单元的天线小阵。实测结果表明,该天线在设计要求的2GHz带宽内驻波小于1.5,驻波小于2的相对带宽25%;方向图测试结果表明实现了方位向45°、俯仰向30°的扫描,增益22.8dB,天线效率大于80%,可满足二维宽带宽扫瓦片天线的实际应用需求。     

低剖面宽带圆极化天线阵列

基于双馈双线极化微带天线,结合威尔金森功分器、T形结功分器及顺序旋转馈电的优点,设计了一种新型低剖面宽带圆极化2×2天线阵列。把辐射贴片和馈电网络集成在同一介质层,有效地利用了介质空间,降低了天线的剖面,增加了天线的带宽。4个天线单元顺序旋转90°,利用一分四T形结功分器给4个单元等幅、相位依次相差90°馈电。根据Ansoft''s HFSS仿真结果,制作了样机。样机实测结果和仿真结果吻合。实测结果表明,该天线阵驻波带宽可以达到27.78%,3-dB轴比带宽可以达到52%,最大增益为14.19 dB。     

宽带高增益直角反射器天线

该文设计了一种基于直角反射器的宽带高增益天线。天线结构包括八元印刷偶极子阵、一分八并联馈电网络、直角反射器。平行双线形式馈电网络实现各偶极子单元平衡馈电的同时具有阻抗变换作用,从而保证了辐射单元具有良好的幅相特性。馈电网络和辐射单元均印刷在介电常数为2.65的介质基板上,使得天线结构简单、成本低、易加工。将印刷有辐射单元和馈电网络的介质板放置于直角反射器内提高天线的增益。测试结果显示,该天线电压驻波比(VSWR)≤2的相对阻抗带宽达到21.4%（7.00~8.68 GHz）,在对应的阻抗带宽内,天线增益达到17 dBi。     

基于超表面的低剖面宽带圆极化天线

基于超表面设计了一款低剖面、宽带、圆极化天线。天线由改进的Wilkinson功分器馈电实现宽带90°相位差,超表面单元在传统方环形单元上加载箭头结构来增加额外的等效电容,进一步改善了天线带宽和增益性能。仿真和测试结果表明,天线的阻抗带宽为36.7%(2.0 GHz-2.9 GHz),3dB轴比带宽为26.1%(2.0 GHz-2.6 GHz),保持稳定右旋圆极化辐射,峰值增益8dBic,整体天线厚度仅0.05 A。(6mm)。     

圆极化倾斜波束介质谐振天线设计

基于非对称结构设计思想,以表面倾斜的高介电常数介质谐振器为辐射单元,采用改进的正交不等长缝隙结构耦合馈电,设计制作了一种圆极化倾斜波束介质谐振天线。通过对介质谐振器表面倾斜角度和馈电缝隙的参数优化,扩展了天线的频带宽度,实现了宽频带圆极化倾斜波束辐射。仿真结果表明:天线在同时满足S11<-10 d B、3 d B轴比和30°波束倾斜条件下的带宽为18.2%。同时,由于采用高介电常数介质谐振器,天线剖面高度降低到0.165λ。实测结果和仿真结果吻合较好,验证了该设计的有效性。     

一种用于WLAN的小型双频宽带印刷单极天线

设计了一种满足WLAN双频工作所需的小型共面波导馈电的双频宽带印刷单极子天线单元.该单极子天线的设计采用了在倒锥形单极天线顶部添加半圈矩形螺旋枝节的结构,使其获得了小型化和双频宽带的性能.采用基于共面波导的馈电方式,天线单元具备宽带匹配、结构简单、制作方便和易与其它无线通信设备集成等优点.仿真和实测结果表明,设计的天线单元在WLAN应用的高、低频段上10dB阻抗带宽分别约为2100MHz(4.52～6.62GHz,约37.7%)和220MHz(2.27～2.49GHz,约9.2%),增益在2～3dBi之间;在相应工作点辐射波瓣图上全向性较好.该天线能满足WLAN应用所需,具有较高的工程应用价值.     

Peano分形加载单极子辐射性能的研究

对有限地板尺寸和介质填充情况下Peano分形加载单极子天线的辐射特性进行了研究.利用HFSS分析了地板尺寸和填充介质材料对天线反射系数、辐射方向图和增益的影响.仿真表明:随着地板尺寸的减小,天线的阻抗带宽和增益明显减小,H面方向图变化不大,而E面方向图的半功率波束宽度增大,波束仰角减小;填充材料的介电常数过大会导致天线性能的恶化.在分析研究的基础上,设计并研制了地板尺寸为220mm×220mm的一阶和二阶Peano分形加载单极子天线.天线分别实现了45°和36°的波束仰角,50°和45°的半功率波束宽度.仿真与实测结果均表明凋节地板尺寸是控制Peano分形加载单极子天线E面半功率波束宽度和波束仰角的一种简单而有效的方法.     

一种双频双圆极化共面波导馈电缝隙天线

一种新型加载两个开口环形接地导带的双频共面波导（CPW）馈电缝隙天线,被提出来实现双旋向圆极化辐射。从天线信号带伸入槽隙的水平矩形调谐短截线用于改善频带内的阻抗和轴比。对天线进行仿真和实物测量。实验结果表明,该天线的10 dB 回波损耗阻抗带宽分别是,在1.55 GHz 频段为27.69％（1.4~1.85 GHz）,在2.55 GHz频段为26.17％（2.075~2.7 GHz）。在1.55 GHz的频段和2.55 GHz频段所测量的3 dB轴比带宽分别是20.51％（1.4~1.72 GHz）和13.44％（2.36~2.7 GHz）。其辐射极化方向分别是低频段右旋圆极化和高频段左旋圆极化,天线在两频段内的峰值增益分别是3.69 dB和3.81 dB。实物测试结果与仿真结果基本吻合。     

一种面向无线通信应用的宽频带圆极化天线阵

提出了一种新型宽频带2×2方形缝隙槽圆极化天线阵.天线阵包含一个连续旋转馈电结构、4个非对称U型馈电枝节和一个方形槽接地板.与传统圆极化天线阵所采用的L型馈电枝节不同,首次提出了一种新型非对称U形馈电枝节来改善天线的圆极化性能.利用这些枝节和缝隙槽作为微扰元素,缝隙槽天线阵可以激发多重圆极化谐振模式,进而产生宽频带的圆...     

Wideband Circularly Polarized Dielectric Resonator Antenna

A circularly polarized quadruple strip feed cylindrical dielectric resonator antenna utilizing a pair of 90deg hybrid couplers is investigated experimentally. The antenna is shown to deliver an impedance bandwidth (S₁₁ < -10 dB) of 34.5%, from 1.75 to 2.48 GHz, and an axial-ratio bandwidth (AR < 3 dB) of 25.9%, from 1.65 to 2.14 GHz. The gain and radiation patterns are found to be stable within the passband.     

一种应用于LTE和5G中频段的宽带双极化基站天线

设计了一款适用于LTE和5G中频段的宽带双极化微基站天线.该天线主要由四部分组成:主辐射器,馈电巴伦结构,反射面和方形寄生贴片.其中辐射面上的圆形连接条产生多个电流路径,并引入额外的谐振点实现了阻抗匹配,同时方形寄生贴片有效扩展了高频段的带宽.实测结果表明,该天线具有50％(2.2～3.65 GHz)的阻抗带宽,反射系...     

基于尺寸渐变超表面宽带高增益低剖面天线

设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线,该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。双层超表面由分别印刷在2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点,从而展宽带宽。通过改变超表面天线尺寸结构,分析天线的宽带辐射特性。为获得最佳宽带性能,采用遗传算法优化天线几何参数。制作并测试了一款边长为43.3 mm,厚度为4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。实测结果显示,该天线-10 dB阻抗带宽达到了54%(3.99～6.93 GHz),最高增益达到12.05 dB,在4～6 GHz范围内增益保持在8 dB以上。该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点,适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。     

宽带低交叉极化超材料漏波天线的设计

基于基片集成波导结构提出了一种新型双层电磁超材料单元，并验证了其左手特性。将超材料单元应用于漏波天线的设计，所设计的天线由15个双层电磁超材料单元组成。将设计好的天线进行加工测试，测试与仿真结果吻合较好，表明漏波天线的工作频带为7.20~12.70GHz，在工作频带内可实现从后向-78°到前向+80°的连续主波束扫描，天线在工作频带内的测试增益均大于10dBi，峰值增益为15.2dBi，3dB增益带宽达到50.2%。此外，该漏波天线具有很低的交叉极化电平，交叉极化始终比主极化低至少30dB。相比于新近文献报道的同类型超材料漏波天线，所设计的天线具有更加优越的电气性能。     

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。     

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。