新型微带反射阵单元的设计及其应用

提出了一种单层的具有多谐振结构的微带反射阵单元,利用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对其反射相位特性进行仿真分析,获得了约430°的反射相位动态范围,并且反射相位曲线的线性度较好.根据此单元设计了一个工作在Ku波段的微带反射阵,用指数渐变槽线(Vivaldi)天线作为该反射阵的馈源.仿真结果表明:在中心频率处增益可达27.1 dB,半功率波瓣宽度均为4.96°,在12～15.5 GHz的频带内增益波动约2 dB,具有较宽的频带.将此Vivaldi天线和反射阵天线进行加工测试,得到的测试结果与仿真结果吻合较好.     

带宽极限下的宽带平面反射阵天线设计

平面反射阵是由金属贴片单元组成的二维阵列,一般用喇叭馈源进行馈电,通过谐振贴片单元的相移量补偿馈源到平面反射阵的空间相位延迟。平面反射阵天线的优势在于主波束指向灵活可控。但由于阵列单元自身的带宽限制和反射机理所致,其主要缺陷是工作带宽窄。在讨论空间相移对天线性能的影响的基础上,设计了一种相位线性变化达500°的新型反射阵单元。用该单元组阵的平面反射阵天线,其1 d B带宽达到25.3%,与传统平面阵结构的天线带宽相比,具有显著的改善。     

宽带缝隙堆叠贴片微带反射阵天线的研究

微带反射阵天线具有易折叠、易携带等特点,结合缝隙堆叠贴片（ASP）微带单元频带较宽的优势,能进一步展宽缝隙耦合反射阵的带宽。通过求解相位计算公式,得到反射阵表面相位分布。给出了ASP微带天线的设计参数、S参数曲线及对应ASP单元的反射相位曲线,用所设计单元组成225元反射阵模型,结果显示该模型中心频率最大增益为26.03dBi,1.5dB增益带宽为33.3%,在整个带宽内具有良好的工作性能。     

一种纯介质结构的宽带反射阵天线单元特性分析

提出一种基于纯介质结构的宽带反射阵单元结构。首先通过改变介质基片的介电常数,研究了纯介质单元的移相特性,然后采用阻抗匹配层技术,获得了宽带范围内平坦的相移曲线。由于自然材料的介电常数难以连续变化,这里使用介质基片开孔结构,实现了等效的介电常数非均匀分布。目前主流的反射阵天线使用微带贴片作为阵列单元,它存在工作带宽窄、相移范围受限的问题。提出的纯介质单元则为宽带反射阵天线的设计提供了一种新思路。     

一种微带反射阵列天线单元带宽拓展方法

在微带反射阵列天线设计中,采用大小不同、结构相似的多个空心单元于同一层面上嵌套形成组合单元,可以拓展单元带宽.通过几种单元实例计算对比和实验阵面性能的仿真分析,结果表明采用此组合单元可有效拓展阵中单元及微带反射阵列天线系统的工作带宽.应用此组合单元法步骤简单,具有一定的通用性,可为各种反射阵列天线设计和工程实践参考.     

一种新型单层宽带微带反射阵天线设计

针对微带反射阵天线带宽窄的问题,提出了一种新型线极化双谐振宽带"蝴蝶"形单元结构,详细描述了单元结构设计步骤,研究了不同基板以及不同结构参数对单元相位曲线的相移范围、平滑度以及谐振点位置的影响。仿真测试表明,该单元结构能够在5.5-7GHz带宽内具有良好的相位特性曲线。对36个"蝴蝶"形单元组件测试表明,其在20%带宽内辐射效率达到40%以上,最大辐射方向上交叉极化电平小于-30dB。此外,"蝴蝶"形单元结构类似于"十"字形单元结构,有利于进一步扩展实现多频带、多波束反射阵天线设计。     

平面反射阵列天线相移特性分析

本文中采用十字交叉振子为单元分析其移相特性.利用Floquet模展开分析了任意平面波照射下的交叉振子阵列的场分布,计算出其反射系数的相位变化情况.通过数值仿真,分别给出了在不同介质、介质厚度以及入射角度下,详细对比了相位对于振子长度的变化曲线,有助于反射阵列大线的精确设计.     

基于两种单元贴片的毫米波平面反射阵列天线

针对单层介质单一贴片很难实现360°全域相位变化,文中提出了一种拥有环形贴片和环圆混合型贴片两种贴片组合结构的毫米波平面反射阵列天线,这种结构可以实现更为平滑的360°相位变化.利用这项技术,设计和分析了频率为94GHz的单层毫米波微带平面反射阵列天线,仿真计算验证了该方案的可行性.     

一种微带反射阵列天线单元特性研究

带开路短截线的贴片是微带反射阵列天线设计中最常用的单元形式之一。结合应用于民用航天领域的薄膜反射阵列天线设计,比较和分析不同物理参数、阵列环境下单元电讯性能变化特点,并优化设计单层薄膜反射阵列天线试验阵面,给出分析结果,供不同应用背景下的反射阵列天线设计参考。     

微带反射阵天线的分析与设计

介绍了微带反射阵天线的基本原理,分析了天线设计中阵元单元尺寸和间隔的计算、相位延迟线的选择、基片厚度的选取、误差分析、仿真验证等,根据分析结果提出了低副瓣微带反射阵天线的设计方法。实例测试结果表明,反射阵天线的总体性能接近抛物面天线的性能,易于折叠、携带方便。     

Reflectarray element using variable ring with slot on ground plane

A novel structure using a variable microstrip ring with a slot ring on part of the ground plane is proposed as an auxiliary unit cell in a reflectarray. A progressive phase range larger than 682° has been achieved by changing the sizes of the microstrip rings and adding slot rings on part of the ground plane. A K-band reflectarray has been fabricated and shows very good performance.     

基于分形CRLH-TL加载短截线超宽带滤波器设计

传统基于微带缝隙和逆开环谐振器(CSRRs)的复合左右手传输线的带宽较窄、通带内反射损耗较大,限制了其应用。因此,该文采用了Minkowski分形的微带缝隙代替传统微带缝隙,有效地展宽了带宽,并通过在微带缝隙两侧加载短截线的方式进一步增加了带宽并改善了高频端带外抑制特性。分析了结构的尺寸参数对其传输特性的影响,并根据S参数计算了色散曲线、提出了等效电路模型。最后,运用所提出的方法设计了一款超宽带带通滤波器。该滤波器仅采用一个复合左右手(CRLH)结构单元,获得了超带宽2.1~9GHz(相对带宽124.3%)和较小的带内反射损耗(小于0.8dB),同时滤波器在9.5~12GHz的阻带范围内传输抑制大于20dB。测量结果、仿真结果与等效电路结果基本吻合,验证了该设计方法的有效性。     

Design of millimeter wave microstrip reflectarrays

This paper discusses the theoretical modeling and practical design of millimeter wave reflectarrays using microstrip patch elements of variable size. A full-wave treatment of plane wave reflection from a uniform infinite array of microstrip patches is described and used to generate the required patch-design data and to calculate the radiation patterns of the reflectarray. The critical parameters of millimeter wave reflectarray design, such as aperture efficiency, phase errors, losses, and bandwidth are also discussed. Several reflectarray feeding techniques are described, and measurements from four reflectarray design examples at 28 and 77 GHz are presented     

Design and measurement of new reflectarray antenna using microstrip patches loaded with slot

An array of microstrip patches loaded with slots is used to realise a passive reflectarray antenna in Ku band. The progressive phase distribution on the reflector surface is achieved by controlling both the length of the patch and of the slot aperture. A 437-element array prototype has been measured showing good results over a 4% bandwidth.     

双频宽带大型微带反射阵天线设计

微带反射阵天线在性能上最主要的缺陷就是窄带,一般情况下其带宽小于5%,对电大口径短焦距馈电时更窄。本文设计并制作出一种由L波段和C波段两个反射面天线组成的6m×2m薄膜双频微带反射阵天线,两个频段的天线共用一层膜面。对该天线的电性能进行了测试,测试结果表明:该天线两个频段的相对带宽均大于10%(副瓣电平≤-18dB)。该天线具有折叠、可展开的结构特征,可以在卫星或航天器上广泛应用。     

基于时域调制反射阵列的波束赋形技术

传统的反射阵利用相控器件与微带线实现波束赋形。为了降低相控成本与系统复杂度,提出基于时域调制阵列波束赋形技术。时域调制反射阵列是一种基于简单可重构反射单元的反射阵,它利用控制可重构反射单元的开与关,达到控制阵列输出,实现旁瓣抑制、波束赋形等功能。通过理论推导及仿真,结果表明,时域调制反射阵可以在不采用传统阵列中的相控器件及馈电网络的前提下,采用最小方差无失真响应波束赋形方法与时间调制法,生成理想的方向图,实现波束赋形功能。此特性将有利于推广波束赋形技术在毫米波频段反射阵的应用。     

新型宽频带微带反射阵单元相位特性研究

分析由两个弯曲振子及一个普通振子构成的单层三谐振单元的相位特性。对三种基板结构下单元的相移特性进行了研究。结果表明,采用混合基板,增加泡沫的厚度,可以在较宽频带内获得平滑的相移特性,同时相位动态范围大于360°。与三层堆叠结构的相移特性进行了比较,仿真结果表明可以达到与其相近的效果。最后给出了一种改进型单元结构,能够在6-10GHz带宽内得到基本一致的相移特性曲线。利用该结构组成一个12×13单元的反射阵列,带宽内效率约为50%。     

Mechanically controlled reflectarray antenna for beam switching and beam shaping in millimetre-wave applications

A novel method is proposed to shape or switch the radiating beam of a reflectarray antenna by slight displacement of its layers with respect to each other. A reflectarray, which is a quasi-periodic structure composed of microstrip patches loaded by slot elements, is used in this scheme. The required phase shift at each position on the reflectarray surface is obtained by varying the slot length on the ground plane. Several groups of slots are etched on the slot layer and each group corresponds to one and the same beam. Mechanical alignment of the slots that belong to a certain group with the patch leads to activation of the corresponding beam. This method was used to design a reflectarray antenna with three beams at /spl plusmn/30/spl deg/ and 0/spl deg/. Measurement results demonstrated the validity of the design procedure.     

一种渐变槽线作馈源的新型微带反射阵

提出了利用渐变槽线天线物理截面小的特点与变极化技术相结合的方法来改善微带反射阵馈源的遮挡效应,并设计了用于变极化微带反射阵馈源的渐变槽线天线及含37单元的微带反射阵。鉴于这些特点,该类天线在雷达、移动通信等领域具有潜在工程应用。文中给出了部分的理论分析和实例佐证。