相控阵天线集成技术

低成本、更高频段与可扩展是推动相控阵天线集成技术发展的主要动力。本文综述了砖块式与瓦片式两种相控阵天线集成阵列结构,以及多功能芯片与射频晶圆集成技术的发展,指出开发多功能芯片是当前发展毫米波相控阵天线的重要途径。     

相控阵天线集成技术

低成本、更高频段与可扩展是推动相控阵天线集成技术发展的主要动力。综述了砖 块式与瓦片式两种相控阵天线集成阵列结构,以及多功能芯片与射频晶圆集成技术的发展, 指出开发多功能芯片是当前发展毫米波相控阵天线的重要途径。     

毫米波天线集成技术研究进展

作为5G大规模多输入/多输出(MIMO)的技术支持,毫米波天线集成技术是实现高分辨数据流、移动分布式计算等应用场景的关键技术。讨论了封装天线(AiP)、片上天线(AoC)、混合集成等毫米波天线集成技术发展状况、关键技术及其解决方案,剖析了几种典型集成天线技术,分析了技术发展脉络,总结了5G毫米波集成天线一体化技术的发展趋势。     

大型面天线CAE分析与电性能计算的集成

研究了CAD/CAE集成建模技术和天线组合结构理论,基于反射面位移场并采用PO法分析天线远区电场,解决了由背架、反射面和中心体组成的组合结构网格自动划分难题,开发了面向大型雷达天线结构的集成分析系统.此系统可辅助结构设计人员对天线结构参数进行修改,对结构形状、分布方式进行调整,对天线加工精度、装配精度提出合理要求.工程案例的应用结果证明了该系统的有效性与准确性.     

一种新型 SIW 背腔缝隙天线的研究

介绍了一种新型基片集成波导背腔六边形缝隙线极化天线。背腔缝隙天线是一种技术成熟的天线类型,但是笨重的体积限制了传统金属腔体缝隙天线的发展。基于基片集成波导结构的背腔缝隙天线以其低损耗、高功率容量、高增益 以及易集成等诸多优点而备受关注。文中设计了一款基于基片集成波导加开六边形缝隙的背腔天线,通过CST软件仿真,并制作了天线实物进行测试。天线的中心工作频率为10 GHz,增益为4. 87 dB,带宽为147 MHz。     

一种新型双频全向基片集成波导螺旋缝隙天线

将基片集成波导技术和平面螺旋天线技术结合,提出了一种新型双频全向基片集成波导螺旋缝隙天线。在其它条件一样前提下,采用基片集成波导结构的天线和没采用该SIW结构时相比,天线增益在低频段1.7～1.87GHz增益基本一样,在高频段2.4～2.9GHz有SIW结构的增益提高了1.1～3.5dB。仿真和测试结果表明,经优化设计后的天线在S11小于-10dB时的工作频带为1.705～1.865GHz和2.321～2.646GHz。该天线在垂直于天线基板的平面内具有全向特性,具有重量轻、低剖面、高增益、易于和平面电路集成等优点,可以用于同时接收移动通信信号和无线局域网信号。     

应对移动通信天线系统挑战及天线自动设计技术

在当代移动通信中,天线系统面临着小型化、宽频带、多天线集成等一系列挑战,这也促进天线设计技术的进步。利用优化算法和天线数值计算方法实现对天线结构的自动设计(Automated Design)是一种全新的天线设计技术,也是现代天线发展的一个重要趋势,为应对移动通信中天线系统的挑战提供了有力的手段。经过多年研究工作,我们采用遗传算法(Genetic Algorithms)和并行计算技术编写了一套天线自动设计软件系统——"金沙"软件系统。该软件系统已成功地对多类复杂结构天线进行了计算机辅助的天线自动设计,显示出比传统天线设计方法更大的灵活性和更强的设计能力。     

基于半模基片集成波导的双频段缝隙天线

基于半模基片集成波导技术,提出了一种适用于微波集成电路的双频段缝隙天线。该双频段天线由馈电微带线,一段半共面波导结构和具有辐射缝隙的半模基片集成波导谐振腔构成,利用半模基片集成波导谐振腔的多模式工作特性实现了天线多频段特性。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在C频段(谐振频率5.74 GHz,S11=-21.86 dB)和X频段(谐振频率11.33 GHz,S11=-25.09 dB),不需要同时采用两个天线,具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点。     

基于高密度有机基板工艺的Ka波段天线设计与制造

与传统集成技术相比,有机基板的多层结构不仅可以集成相控阵天线、叠层微带天线等多款天线,其在布线密度、芯片内埋、封装一体化方面也展现出较大优势。介绍了基于高密度有机基板工艺的Ka波段叠层微带天线设计与制造过程,并通过测试验证了其反射特性。使用有机基板集成天线,有利于实现无线通信系统的小型化,其在通信和雷达探测领域有较大的应用潜力。     

移动台有限空间中的多天线集成研究进展

多输入多输出(MIM0)、多模式多频段等现代新型通信技术,都有赖于多天线的使用.在诸如移动台等有限空间平台的限制之下,多天线的集成将是一项极富有挑战性的工作.本文对有限空间中的多天线集成技术做了全面深入的探讨,系统总结了实现有限空间中的多天线高效集成的主要方法,为有限平台空间内的多天线集成研究与设计提供重要参考.     

一种基于微\纳米加工技术的新型太赫兹片上螺旋天线

给出了一种基于微\纳米加工技术的3D片上天线结构,天线工作频率为1.5THz。该天线结构包含圆柱形金属螺旋和衬底上的微带馈线两个部分。所提出的天线结构可以在单片晶圆上利用微\纳米加工技术实现,且方便与系统其它部分的电路集成于同一芯片内部。天线在1.4~1.6THz频段内具有很高的增益（11 dBi）和很宽的工作带宽（200GHz）,非常适合应用于太赫兹通信系统。     

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。     

基于半模基片集成波导馈电的Vivaldi天线设计

文章基于HMSIW(Half-mode Substrate Integrated Waveguide)结构,设计了一款Vivaldi天线。首先利用基片集成波导技术设计了一个低损耗、具有良好传输特性和带内匹配特性的SIW-微带馈电巴伦,简化了传统巴伦结构的复杂性。仿真结果显示,天线工作在7.5 18.3GHz,相对带宽为83.7%(S11<10dB),中心频率增益约为11.3dBi。天线结构紧凑、剖面低、易于集成,同时具有较宽的带宽和较好的方向特性。     

分布式MEMS移相器桥高度与相移量的机电集成模型及应用

移相器是控制相控阵天线空间波束捷变的方向盘,其性能的优良决定着相控阵天线性能的高低。微机电系统(MEMS)移相器优势明显,但由于相控阵天线工作环境复杂,环境载荷会导致MEMS移相器结构变形,进而直接降低整个相控阵天线的性能。为此,该文研究MEMS移相器关键结构参数和电性能之间的耦合关系,将复杂环境要素对物理结构的影响传递到结构参数和电参数上,推导出分布式MEMS移相器的机电集成模型,并利用集成模型对变形MEMS移相器进行电性能快速评估和结构公差计算。仿真结果说明了集成模型的有效性和工程应用价值。     

基于微缩雷达应用的硅基毫米波片上天线

为研究小型化、微型化天线在现代无线应用中的集成趋势,对当前工艺水平下的毫米波段片上天线(AoC)设计进行了总结。从集成角度,对单片集成和混合集成的概念分别进行了优劣比较和讨论。作为一个单片集成技术方案的可靠候选,对硅基单片毫米波集成电路(SIMMWIC)技术进行了介绍,并给出了利用该技术实现的整流天线例子。通过单片集成的雪崩二极管发射机展示了如何利用三维电磁仿真工具设计及证明片上天线的性能,利用仿真和实际验证探讨了硅基毫米波片上天线的挑战和方法,为小型化雷达系统方案提供了一个稳固的基础。     

卫星用的集成太阳能电源／天线—SOLANT

作为有效实现空间结构轻量化的一种新途径，美国航空航天局和欧洲空间局都在支持研究和开发将天线和太阳能电池集成在一起的太阳能电源／天线。本文介绍了两种不同类型的集成太阳能电源／天线的结构、性能和应用。     

一种Ka频段“瓦式”有源相控阵天线设计

在Ka频段,由于单元间距小和集成度高,采用"瓦式"结构集成,有源相控阵天线设计难度大。提出一种Ka频段"瓦式"有源相控阵天线设计方法。采用多功能集成芯片技术实现"瓦式"TR组件的设计,"瓦式"有源相控阵天线的整体架构采用模块化设计。最后设计了一种电控扫描的有源相控天线,采用软件仿真和数值分析设计,加工制造原理样机,测试性能指标,验证了提出方法的可行性。     

平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线

基于基片集成波导技术与标准印刷电路板工艺,设计并实现了缝隙阵列全向天线.为展宽带宽,天线由两个相同子阵组成.采用带状线 T 型功分器和共面波导转接,实现天线的平衡馈电结构.测试结果与全波仿真结果表明,对称平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线具有良好的全向性,较高的增益,相对较宽的带宽和紧凑的结构.     

对称平面天线振子阵列技术研究

将对称线天线、微带贴片天线和天线阵列技术结合起来,形成对称平面天线振子阵列,可以获得对称天线开放式的全阻抗式辐射输出、微带贴片天线的便于集成设计和天线阵列赋形波束的众多优点,非常适合毫米波天线阵列的应用。因此以对称线天线辐射方向图理论为基础,结合微带贴片天线,研究了对称平面天线方向图函数和以对称平面天线振子为基础的线阵和面阵的方向图,对毫米波集成天线阵列技术有一定借鉴意义。     

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端,该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计,并应用于毫米波无线系统.首先,设计了2×2线极化空气腔阵列天线,通过采用新颖的内埋空气腔体结构,使天线最大增益提高了2.9 dB.其次,将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9dB,3 dB相对带宽为8.1％(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计,实现了三维无线接收前端.在集成结构中,通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB,通过集成滤波馈电网络,其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能,可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.