基于超材料结构的定频波束可调天线设计

提出了一种新颖的波束可调天线。该天线辐射单元采用加载电容的超材料结构,相较于传统波导裂缝阵列天线的辐射缝隙,超材料辐射单元的尺寸缩小了76%;天线采用蚀刻有超材料结构的Rogers RT5880印刷电路板(PCB)作为天线辐射面,通过调整加载在超材料单元上的电容来调整波束指向。天线的测试结果与电磁仿真软件仿真结果接近。测试和仿真结果表明,天线工作在频率15 GHz,最大增益为11 dBi,辐射效率为80.8%,波束可调天线实现了-28°,-20°,-12°,-6°,6°, 13°和24°七种不同波束指向。     

Ka 波段EBG 天线阵列的仿真与分析

电磁带隙(EBG)天线是一种可以提高天线辐射口径及增益的新型天线,本文首先以FSS 结构作为EBG 反射面,角 锥喇叭作为辐射源,设计了一种可以工作在29.7-30.2GHz,最大增益为23dB 的EBG 天线;其次,研究了7 个喇叭构成六 边形阵列时的阵列特性;最后,将EBG 天线用作单反射面多波束天线的馈源研究了波束的覆盖特性,结果表明,当波束 大小为1.12°时,多波束天线的峰值增益为44.5dB,边缘交叠电平为40.4dB,载干比大于12dB。证明了这种EBG 天线 具有良好的工作性能,为将来小型化反射面多波束天线的设计提供了一种新的思路。     

L 频段星载相控阵天线设计与实现

文中设计并实现了一种应用于低轨互联网星地通信的L 频段星载相控阵天线。该天线阵列由4×4 的方形正交对称振子阵元构成,阵面尺寸为340 mm×340 mm,其中15 个阵元组成接收单元,1 个阵元作为发射单元 置于整阵的一角。由电磁仿真结果可知,在1. 60~1. 75 GHz 频带内,接收天线单元有VSWR<1. 5、轴比小于2 dB 的 圆极化辐射性能;在120°扫描范围内,增益在12. 7~16. 4 dB 范围。在微波暗室对无源天线阵列和射频接收前端集 成的有源相控阵单元进行了校准与测试,结果表明接收相控阵实现了正确的波束指向且具有±60°的大角度扫描特 性,有源增益可达83 dB。     

宽频带宽角域扫描的圆极化相控线阵设计

针对传统相控阵工作频带窄、圆极化波束扫描角度小的问题,设计了一款宽波束天线单元以及1×6相控线阵。采用叠层贴片技术展宽天线的阻抗带宽,设计新型的三维地结构拓展天线的波束宽度,利用介质匹配层技术改善天线在低仰角区域的阻抗匹配,并通过双点馈电实现圆极化辐射。仿真与实测结果表明,天线单元的3 dB波束宽度在4.3~5.6 GHz的频带内均大于115°。天线阵列在4.5~5.3 GHz的频带内,主波束的最大扫描范围为-57°~58.5°,其3 dB波束覆盖范围达到185°,在主波束的扫描范围内轴比小于6 dB,具有良好的宽频带宽角域的圆极化扫描特性,在卫星通信、移动基站等领域有广阔的应用前景。     

基于遗传算法的非对称多波束反射阵天线设计

针对传统方法设计的多波束反射阵天线增益低、波束偏移大、要求波束对称等问题,通过引入全局优化算法中的遗传算法对反射阵相位分布进行优化,以完成非对称多波束反射阵天线设计。为验证其有效性,设计并制作了一副Ku频段,波束指向分别为θ1=25°,1=0°和θ2=15°,2=180°的非对称双波束反射阵天线。测试和仿真结果较吻合,天线在中心频点的增益为26.03dBi,效率达到28.04%,1dB增益带宽和3dB轴比带宽均能覆盖11.3~12.3GHz(8.3%),实测波束指向为θ1=24.3°,1=0°和θ2=15°,2=180°,波束偏移0.7°。结果表明遗传算法能有效完成非对称多波束反射阵天线设计。     

小型化前倾毫米波双狭缝天线的设计与制作

常规侧向探测天线主波束垂直于天线辐射面,会导致飞行探测漏报率高,因此有必要研究具有前倾探测功能的天线,以提高探测准确率。基于HFSS软件,设计了狭缝天线结构。设计的输入参数如下：频段为36.85~37.15 GHz,收发隔离度优于50 dB,前倾角为20°~24°,旁瓣抑制度要求大于-10 dB,天线长度小于85 mm,方位角大于80°,俯仰角小于11°,增益大于11 dB。测试结果表明,天线增益为12 dB,在36.85~37.15 GHz条件下,方位角位于116°~134°之间,俯仰角位于8°~9°之间,前倾角在22°~24°之间,旁瓣抑制度位于-11.45~-14.60 dB之间,且波束方向可控。在36.5~37.5 GHz频率范围内,驻波比保持在1.413以下,收发隔离度保持在-51.132以下,天线总长度为83 mm。该天线的测试结果与设计一致,能满足设计要求,为无人机侧向探测器提供天线技术支撑。     

L波段小型化宽带盘锥天线的设计

提出了一种小型化L波段宽带全向盘锥天线,采用不对称椎体结构,使得天线方向图在较宽的工作带宽内实现俯仰面全向覆盖,并可达到波束的上倾.仿真结果表明,天线在0.9～1.8 GHz频带内反射系数小于-15 dB,在仰角0°时增益大于1 dBi,方位面不圆度优于0.5 dB.     

机载X 波段圆口径平面阵列天线的子阵划分研究

针对机载X 波段圆口径相控阵天线,文中提出了五种典型子阵划分方法,以解决相控阵天线瞬时宽带工作时宽角扫描波束色散的难题,同时,实现指向角偏差、第一副瓣电平、增益、平均副瓣电平、最大副瓣电平等典型参数性能最优化;在仿真分析基础上,总结了子阵划分方法与天线性能之间对应关系。     

基于微机械工艺的60 GHz波束扫描天线阵

提出了一种应用于高速率无线通信的基于微机械工艺的波束扫描天线阵.基于微机械工艺的空气填充的同轴线结构能提供低损耗的矩形微同轴传输线和馈电网络设计.设计的传输线仿真和测试插入损耗均小于0.18 dB.仿真和测试结果吻合良好.波束扫描天线阵的尺寸为17.5×14.5×0.42 mm3, -10 dB带宽为10 GHz(55~65 GHz), 其带宽覆盖60 GHz标准的全频段.波束扫描角度分别为±35°和±11°.在60 GHz中心频点, 增益分别为11.8 dBi和12.1 dBi.     

一种X波段波导缝隙天线的设计与仿真

给出了波导缝隙天线设计步骤,设计一种X波段波导缝隙天线,计算了天线口径、波导数量、缝隙的单元数量、宽度、位置等参数,设计半高波导宽臂耦合谐振缝魔T和差器,在此基础上完成了天线设计。仿真结果表明,当中心频率为12 GHz时,和波束增益为28.9 dB,第一副瓣电平为-22.2 dB,所设计的天线形式可获得较好的和、差波束方向图、电压驻波比和增益等参数。     

Radiation performance improvement of wideband microstrip antenna array using wideband AMC structure

In this paper, the radiation performance of an antenna array is improved by designing a new wideband artificial magnetic conductor (AMC). The proposed AMC surface operates at the frequency of 3 GHz with ±90^° reflection phase bandwidth of 22%. In order to identify the key design parameters of the AMC structure, a parametric study is performed. To improve the radiation performance of the antenna array, an AMC reflector is developed through utilizing an array of 2 × 8 periodic patches of AMC unit cells. By this technique, the front to back ratio of the designed antenna array is enhanced about 16.27 dB. It is concluded that tuning of the AMC dimensions for controlling the reflection coefficient at each port of antenna array during beam steering is necessary. Because of the using of the AMC surfaces as a reflector instead of conventional PEC surfaces, size reduction of the antenna array in the order of 20% is achieved. In this study, a circuit model for single element of the antenna array with considering AMC loading effect is introduced, which predicts the bandwidth behaviour of the proposed antenna. The final designed antenna array exhibits low level of cross polarization making it well‐suited for tracking radars and electronic warfare applications. The proposed antenna with the AMC reflector is fabricated and measured. The measured ?10 dB impedance bandwidth and peak gain of the proposed antenna is 20% (2.7‐3.25 GHz) and 13.4 dBi, respectively, which are compatible with the simulation results.     

一种基于5G应用的圆极化微带相控阵天线

本文提出一款应用于5G频段,可实现方位面±40°波束扫描的圆极化微带相控阵天线。该相控阵天线单元是由矩形贴片、上下介质板、缝隙耦合馈电结构、金属反射板构成。利用切比雪夫综合法的一分八不等分功分器实现相控阵天线的馈电形式。测试结果表明,阵列天线的驻波比带宽为3.25 GHz～3.69 GHz,端口隔离度大于25 dB,扫描过程中增益最大为21 dB,增益衰落小于3 dB,最大扫描角处轴比为2.89 dB。该天线具有低剖面、高隔离度、高增益以及良好的波束扫描性能等优点。     

基于人工磁导体的低RCS微带天线设计

基于人工磁导体(AMC)的工作机理,设计了一款工作频率在X波段的低雷达散射截面(RCS)微带天线。设计了一种AMC单元,经X和Y极化波垂直入射在8.6~14.6 GHz的频带范围内,获得180°±37°的反射相位差;将其进行正交排列组成AMC棋盘结构的反射屏,反射屏中AMC阵列块由3×3的单元组成。仿真结果显示,该反射屏较相同尺寸的PEC板具有更小的后向RCS,将此AMC结构与工作频点为10 GHz的微带天线共面排布,在保持原有天线良好辐射性能和剖面高度的同时,在8.4~14.8 GHz的频率范围内对两种极化波垂直入射实现了不低于7.5 dB的RCS缩减量。     

5G毫米波有源阵列封装天线技术研究

提出了一种5G毫米波有源阵列封装天线.该阵列由8×16个微带天线单元组成,通过耦合式差分馈电,天线实现了宽带匹配和方向图高度对称特性.通过对天线与芯片进行合理布局,减小了芯片射频端口到天线子阵的馈电线损,提高了有源阵列天线的整体效率.测试结果表明,该阵列天线在工作频段为24.25～27.5 GHz的等效全向辐射功率(E...     

一种用于5G的大规模MIMO天线阵设计

设计了一种用于第五代移动通信系统的大规模MIMO天线阵。该天线阵采用8×8矩形排布,天线单元采用缝隙耦合馈电的贴片形式,通过蚀刻在上层地板上的两个正交H型缝隙对辐射贴片分别耦合馈电来实现±45°双线极化特性。所设计的天线阵工作在3. 4 GHz~3. 6 GHz,具有剖面低、结构紧凑、便于与射频前端集成化设计的特点,能够很好地满足下一代移动通信系统对天线阵的设计要求。     

宽波束±45°双线极化偶极子天线阵列设计

针对宽波束天线在移动通信中的应用,实现偶极子阵列天线的宽角域扫描覆盖,设计了一款宽波束天线单元以及1×16相控线阵。采用正交对称振子结构实现±45°方向辐射,振子采用椭圆环结构实现了宽阻抗带宽和宽波束,通过加载梯形结构降低了频段和实现小型化。实测结果表明,天线单元在6.425～7.125 GHz的频带内电压驻波比小于1.3,具有38.8%的相对阻抗带宽,在工作频带内其端口隔离度优于28 dB,3 dB波束宽度在频带内均大于126°,能够很好满足现阶段对阵列天线小型化、宽频带以及宽角域扫描的要求,在移动基站等领域有广阔的应用前景。     

基于液晶的太赫兹反射式波束扫描天线

提出了一种基于液晶的太赫兹电控反射式移相器及其构成的波束扫描阵列天线。通过采用液晶调控的开槽结构移相器,解决了液晶调控过程中谐振层覆盖面不足造成的液晶取向不均、边缘效应和饱和电压增大等问题。设计了工作在380 GHz三开槽的移相器,对谐振频点的表面电流分布和谐振频点进行了仿真分析。数值计算结果表明当液晶相对介电常数在2.47~3.26范围内变化,377~392 GHz频率范围内移相器能够实现360°的相移。采用三开槽结构反射相移单元,设计了工作于380 GHz的电控波束扫描阵列天线,实现了30°范围内的一维波束扫描,主瓣增益大于20 dBi。     

基于紧耦合结构的宽带基站天线设计

随着5G移动通信频段的公布,传统基站天线已不足以覆盖其工作频段。文章以紧耦合阵列天线理论为基础,提出了一种基于紧耦合结构的交叉偶极子宽带基站天线。该天线由两对正交的领结状偶极子天线构成,通过两对交叉偶极子之间的耦合效应,有效地展宽了天线的阻抗带宽。同时,通过在天线和金属反射板之间加载电阻型频率选择表面,吸收由反射板引入的谐振反射波,改善天线高频端辐射性能。仿真及测试结果表明:该天线在1.7-3.6 GHz 频率范围内,可以满足基站天线的设计指标,两端口驻波比均小于1.5,两端口之间隔离度大于55 dB,半功率波束宽度满足65°±5°范围,且整个频段内增益均大于8.5 dBi。     

A Compact Plus Shaped Carpet Fractal Antenna with an I-Shaped DGS for C-band/X-band/UWB/WIBAN applications

This article presents the design and development of a compact broadband “+” shaped aperture coupled carpet fractal antenna with a defected ground structure (I shaped slot in the ground) for broadband/ultra wideband (UWB) and a multiband characteristics. The antenna has overall dimensions of 8.4 cm?×?5.5 cm?×?3.2 mm and is fed using aperture coupled feeding mechanism. It shows an impedance bandwidth (<?10 dB) of 4460 MHz from 6.93 to 11.39 GHz with fractional bandwidth of 0.48 at the center resonant frequency of 9.16 GHz. A multiband behavior is also exhibited by this antenna from 3.9–4.08 GHz, 4.8–5.06 GHz and 6.1–6.4 GHz with impedance bandwidths of 180 MHz, 260 MHz and 300 MHz respectively. It therefore supports the wireless applications of Wi-MAX (3.8–4.1 GHz), Wi-BAN/long distance radio telecommunication (4.8–5.06 GHz), wireless sensor networks (6.1–6.4 GHz), satellite (7.4–7.8 GHz) and UWB (6.9–11.03 GHz). The antenna is designed as a ‘+’ shaped patch with fractal rectangular slots cut out from it up to iterations of second order that allow the antenna to support multiband characteristics. The bandwidth at these bands is improved by using I shaped defected ground structure (DGS) and a parasitic feeding method i.e. aperture coupled feeding (Karur et al., in: ICMARS (IEEE), Jodhpur, India, pp. 266–270, 2014).The antenna has a compact structure with two layers of FR4 substrate, the ‘+’ shaped carpet fractal printed on the upper substrate layer and the lower substrate has a ground layer printed on its top and feed line on its bottom layer respectively. It shows a simulated peak gain of 4 dB at an operation frequency of 7.95 GHz. The antenna design and simulations are done using CST MWS V14. The Simulation results in terms of impedance bandwidth, smith chart, gain are presented in this article. To validate the impedance bandwidth results, the proposed carpet fractal antenna is experimentally tested using a vector network analyzer and the measured results are found to be closely matching with the simulated ones, allowing the antenna to be practically suitable for the afore mentioned wireless applications.