双频双极化端射天线

本文提出了一种结构紧凑的毫米波双频双极化端射天线。传统的双极化天线实现方式主要是：磁电偶极子、贴片天线和正交模式耦合器来实现,这些实现方式存在结构尺寸较大、不易集成,带宽和平面化难以兼顾的缺点。本文提出的双频双极化端射天线利用堆叠结构,实现了水平极化和垂直极化的极化分离,同时采用Vivaldi天线结构,实现了宽带特性。与传统正交放置的Vivaldi双极化天线相比较,本设计具有减少天线尺寸,易实现平面集成,结构简单等优点。仿真结果表明该天线垂直极化部分,在E波段60-90GHz频带范围内,S11均在-10dB以下,交叉极化在-20dB以下;水平极化部分,在Ka波段26-32GHz频带范围内,S11均在-10dB以下,交叉极化在-20dB以下。     

对拓式高增益Vivaldi天线设计

为了提高传统对拓式Vivaldi天线在低频段的增益以满足微波探测脑活动穿透力的需求,设计了一种尺寸为100 mm×120 mm×2 mm的对拓式Vivaldi天线。该天线在不改变原天线尺寸的情况下通过在接地层加载圆弧形反射器来改善天线在低频段的辐射特性。结果表明,在1~3 GHz频带内天线的VSWR<2,在工作频带内增益均高于4 dB,相对于未加载圆弧形反射器的情况,频带内增益最大提高了3 dB。对天线进行加工实测,实测与仿真结果吻合良好,使得该天线可以应用于人脑活动探测等领域。     

一种宽带小型化的双圆极化天线设计

设计了一种覆盖X频段的双圆极化天线,通过1个3 dB电桥分别给2个垂直交叉放置的Vivaldi天线馈电来实现双圆极化。为了实现宽带小型化,在Vivaldi天线表面开槽并且电桥采用耦合形式实现。仿真结果表明,所设计的天线整体尺寸为0.48λ×0.48λ×0.5λ(λ对应最低频率处波长),能够在8~12 GHz的频带内实现天线驻波比(VSWR)<2,轴比为3 dB,带宽为40%的左旋和右旋圆极化。     

新型小尺寸带引向器波纹开眼对拓型Vivaldi天线

基于传统对拓型Vivaldi天线, 提出一种新型小尺寸对拓型Vivaldi天线.采用波纹、开眼和引向器等结构来展宽天线的工作带宽, 并分别对这三种结构对带宽的影响进行了分析.利用HFSS仿真优化得到的结构参数, 分别在两种介质材料上, 加工并测试了带引向器波纹开眼对拓型Vivaldi天线, 实测与仿真结果吻合.仿真与测试结果表明:两种介质上的天线工作频带均包含3~20 GHz, 尺寸仅为42.56 mm×40.16 mm×0.813 mm, 带内回波损耗S₁₁低于-10 dB, 带内增益均大于3 dBi, 最大增益达7.3 dBi, 交叉极化均小于-15 dB, 50%以上的频带交叉极化小于-20 dB, 最小可达-25 dB, 天线具有稳定的方向图, 良好的波形保真度, 是一种宽波束天线.     

一种工作于0.5~2GHz的小型化Vivaldi天线

设计了一种用于浅层冰盖探测的小型化宽带Vivaldi天线,该天线使用微带转槽线的巴伦馈电,可工作于500MHz～2GHz的带宽之内.天线采用共面结构,能够有效降低交叉极化电平.为提高天线的增益并避免低频端方向图端射方向出现凹陷,使用了较厚的介质基片,并增加了天线的长度,但天线的尺寸仍只有345mm×263.7mm,仿真得到的天线增益在全频带内大于2.8dBi.测量得到的阻抗带宽(驻波比≤2)达到1.94GHz,与仿真结果较为吻合.测试得到的E面和H面归一化方向图在大于800MHz的频带内与仿真结果一致性较好.     

一种高隔离低交叉极化等相位中心双极化开槽天线设计

设计了一种高隔离度低交叉极化等相位中心双极化开槽天线,通过对馈电巴伦进行改进设计,解决了两个正交极化开槽天线交叉排布时相位中心不一致难题。由于双极化天线的辐射和馈电部分完全对称,该天线可获得良好的端口隔离度和低交叉极化特性。仿真结果表明,与常规双极化开槽天线相比,该双极化天线的交叉极化可改善20 dB,90%频带内的隔离度提高15 dB 以上,并且该双极化开槽天线在数倍频程带宽内具有良好的匹配和辐射特性,能实现大角度二维扫描,适用于未来宽带多极化相控阵天线系统。     

一种基于电调移相器的可重构天线

设计并实现了一种基于反射式移相器的极化可重构天线。该天线使用一对交叉摆放的领结型振子作为辐射单元,并在馈电网络中通过两路移相器调整双馈端口间的相位差实现线极化、左旋圆极化和右旋圆极化模式之间的切换。通过加载匹配枝节的方法扩展了反射式移相器的移相范围,提高了移相器的移相精度,降低了天线圆极化模式带内的轴比。所设计天线的中心频率为5.4 GHz,在线极化模式下10 dB 阻抗带宽为990 MHz,在圆极化模式下10 dB 阻抗带宽分别为760 MHz 和850 MHz,3 dB 轴比带宽分别为510 MHz和480 MHz。该天线在频带内具有稳定的波束方向图,其平均增益为5.3 dB,并且具有27 dB 的主极化-交叉极化隔离。最终的实测结果与仿真结果基本一致,表明该天线具有良好的性能。     

一种串联馈电式Vivaldi阵列天线

设计了一款串馈式Vivaldi阵列天线,天线由12个相同的Vivaldi构成辐射源,由串联馈电式功分馈电网络进行馈电,通过调整每个节点的功分比,使Vivaldi天线单元的馈电幅度呈泰勒加权分布,从而降低天线旁瓣。仿真结果表明,所设计天线阵列在中心频点处驻波比系数小于1.5,天线方向图3-dB波束宽度为7.35°,最大旁瓣小于-23.8 dB,交叉极化低于-41.5dB,天线增益为15.0 dBi。     

加载渐变周期结构的Vivaldi 天线

为提高原始Vivaldi 天线在工作带宽内的增益,设计了一种加载渐变周期结构的Vivaldi 天线。渐变周期结构是等距周期排列的金属贴片,电磁能量通过激励振子向引向振子方向传输,从而提高天线增益。仿真结果表明,加载周期结构的Vivaldi 天线在6 ~16 GHz 频段范围内增益提高2. 1 dB。Vivaldi 天线通过采用对称周期结构进行再优化,天线在12 ~14 GHz 频段范围内,S11 参数最大陷波深度提高8. 7 dB,增益提高1. 6 dB。最后对天线进行实物加工并测试,结果验证了设计的有效性。     

差分电路的二元子阵对称式Vivaldi天线阵列设计

<正>在传统Vivaldi天线的基础上,设计一种基于差分电路的二元子阵对称式新型天线。天线由两个对称的传统Vivaldi天线组成,但其相位设计上相差180°,使其辐射能同相叠加。该天线兼备超宽带与高增益,优化了传统Vivaldi天线在交叉极化上的性能,其对称结构也有助于降低天线的交叉极化。文献最后设计优化了一个1×12的宽带高增益线性阵列,在增益高达18.7d Bi的情况下,其带宽达31.6%,且方向图的交叉极化在-50d B以下。