应用于电小接收天线的非福斯特匹配网络研究

传统无源电路匹配的电小天线因受到增益-带宽约束条件的限制而无法广泛使用。为突破该限制,采用基于运算放大器的接地型负阻抗变换器设计了非福斯特匹配电路,实现了电小接收天线的宽带匹配。并且,基于理想运算放大器的特性,分析了非福斯特电路的负阻抗转换性能,研究了非福斯特电路匹配电小接收天线的实现过程,最后通过实物加工与测试,验证了所设计的非福斯特电路对电小接收天线的性能改善。测试结果表明,在10～20 MHz频段内,非福斯特电路能够将电小天线的输入阻抗匹配到50Ω,S_(11)在整个频段内小于-15 dB;加载非福斯特电路对电小天线接收增益的改善在整个频段内大于2.5 dB,其中在10～16.5 MHz内提高了8.5 dB,验证了所设计非福斯特匹配电路的可行性与有效性。     

电感性负载的非福斯特电路研究与设计

基于非福斯特电路的有源电小天线宽带匹配在工程应用领域受到广泛关注。文中以电小环天线的等效电路为负载,提出一种接地型运放管的非福斯特电路,并对其负阻抗转换性能进行了分析。经过仿真分析,在2-30MHz频段内,单级运放非福斯特电路可以实现99%的电感转换率;两级运放乘法电路能够将电路的输入阻抗匹配到50欧姆,S11在整个频段内小于-26dB。实物测试了两级运放乘法器电路,验证了接地型运放管非福斯特匹配电路可较好地提高电感性电小天线的性能。     

电小天线匹配网络中负阻抗变换器的研究

根据非福斯特电路的负阻抗变换特性,研究了有源宽带匹配网络。采用晶体管设计负阻抗变换器,结合传输矩阵对网络电路进行了分析。通过仿真和实验实现了在10~100 MHz的负电抗变换。结果表明,该电路20~60MHz转换效率大于90%,测试结果与模拟结果基本一致,验证了负阻抗变换器的可行性和有效性。利用该电路结构能够对电小天线进行宽带匹配,提高天线的工作带宽和辐射性能。     

应用于匹配网络的负阻抗变换器研究

根据非福斯特电路的负阻抗变换特性,研究了有源宽带匹配网络。采用晶体管设计负阻抗变换器(NIC),结合传输矩阵对电路进行了分析。通过仿真和实验测试实现了在10～100MHz频率范围内的负电抗变换,其中20～60MHz频率范围内转换效率大于90%,测试结果与模拟结果基本一致,验证了负阻抗变换器的可行性和有效性。利用该电路结构能够对电小天线进行宽带匹配,提高天线的工作带宽和辐射性能。     

共面波导馈电蝶形开口振子缝隙天线

讨论了共面波导(CPW)馈电蝶形开口振子缝隙天线。在缝隙振子天线两端加入蝶形开口结构,形成振子蝶形组合结构天线。使用有限元仿真软件(Ansoft HFSS)分析了设计的天线,结果表明组合结构天线具有振子天线与蝶形天线的优点:蝶形天线的宽带特性与振子天线的高增益特性,整个天线的性能得到提高。使用了两种馈电方式:感性耦合和容性耦合,感性耦合时组合天线的带宽特性较好,从振子天线5.9%提高到10.32%;容性耦合时增益特性较好,从振子天线的3.19dB提高至6.27dB。分析了衬底厚度对天线的影响,衬底厚度的增加使谐振频率降低,但对天线带宽的影响不大。     

用于整流天线的口径耦合圆极化微带天线的设计与实验

提出了一种用于整流天线的新型圆极化微带天线形式，此天线采用单端口径耦合馈电，易与整流电路集成和匹配。利用电磁场仿真软件分析了天线参数对天线性能的影响，设计并加工了一个圆极化天线单元。设计值和实验值较吻合，实验结果表明该天线在10．25GHz具有良好的圆极化特性：在最大方向上圆极化轴比为0．3dB，3dB圆极化带宽达到160MHz，驻波比小于2的带宽达到800MHz。     

一种改进的双频平面倒F天线

为了展宽PIFA天线的阻抗带宽,采用改变天线馈电结构的方法,应用电磁仿真软件进行仿真模拟,提出一种改进的、双频段、小型平面倒F天线(PIFA).讨论了馈电结构与天线结构参数对天线阻抗特性的影响,获得天线回波损耗小于-10 dB的相对带宽为10.54%(908~1009 MHz)及26.38%(2042~2662.5 MHz).天线在两个频段具有良好的辐射特性及增益特性,且该天线尺寸小、重量轻,适用于移动通信终端.     

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。     

介质埋藏平面蝶形天线的设计

采用了介质埋藏的形式将平面蝶形天线埋藏于介质中,并设计了渐变的平面微带巴伦给平面蝶形天线馈电,实现了不平衡到平衡的转换;还设计了三角形微带巴伦和微带传输线一起的结构形式,进行阻抗匹配。使用电磁仿真软件Ansoft HFSS对该天线进行了优化设计和仿真实验,与制作的实物天线性能进行对比。仿真和实测结果表明,该天线S11≤-10 dB仿真的相对带宽达到88.7%而实测的相对带宽为79.3%,具有超宽带特性;在工作频率处,仿真增益为6.9 dB,实测增益为5.8 dB。该天线满足某工程项目的需要,可作为探地雷达系统的收发天线。     

遥控接收机天线匹配电路设计及仿真

针对车载遥控接收机天线馈电端口不匹配的情况,利用电磁仿真软件FEKO对天线馈电端口的驻波比、输入阻抗进行仿真分析。由匹配电路设计软件ADS得到分立LC匹配电路,并在FEKO软件中通过非辐射网络来模拟天线的匹配电路,实现天线匹配网络与天线的一体化仿真。仿真表明,遥控接收机天线馈电端口的驻波比由3.96降至1.5以下。     

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。     

船载短波鞭状天线的设计

在分析电小天线理论的基础上,设计了一款适用于船载通信的短波鞭状天线。天线体高度为2 m,内径为100 mm,利用HFSS电磁仿真软件建立了仿真模型。通过电抗加载来改善天线低频段阻抗特性,并在天线馈电端进行匹配网络设计,使天线在5 MHz~15 MHz频段内阻抗平稳,有效增加了带宽;通过天线结构的改进,有效提高了天线效率,增益达到-15 dB(5 MHz~9 MHz)和-10 dB(9 MHz~15 MHz),电压驻波比小于1.8,交叉带宽大于500 KHz。并且其结构紧凑,体积小,抗风能力强,符合船载环境下天线的设计需求。     

无线数据采集系统914MHz天线的设计

提出了一种工作频率为914MHz的印刷偶极子天线。为了使天线获得宽带特性和平衡馈电,采用了微带线到共面带状线的巴伦馈电。仿真表明天线在830MHz~1030MHz左右范围内,回波损耗低于-10dB,相对带宽可达22%。在中心工作频点上,该天线具有良好的回波损耗,可达-50dB。且结构简单,易于制作和集成,可用于相关的无线数据采集系统中。     

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。     

共面波导馈电矩形开口振子缝隙天线

为了展宽平面缝隙天线的带宽,设计一种X波段共面波导馈电的矩形宽缝隙振子天线,该天线是在缝隙振子天线的两端开矩形开口,与振子天线形成组合结构。使用高频仿真软件对设计的天线进行仿真分析,结果表明组合结构的天线性能比单一的振子缝隙天线或宽缝天线有大幅度的改善和提高。分析了天线主要参数对天线回波损耗的影响,并在带宽最优的条件下给出一组参数值,此时天线的-10dB带宽为41．14％（7．24～10．99GHz）,增益为7．5dB,在所计算的带宽频率内有较稳定的方向图和良好的交叉极化特性。     

加载辐射体异形机载天线的设计

针对常规蝶形天线存在尺寸较大的问题,结合天线宽带加载技术,提出了一种实现机载蝶形天线宽频带和小型化的思路,设计了一种工作在200～400 MHz频段,在蝶形主辐射体侧边加载小辐射体的机载天线。采用FR4介质印制板对天线辐射体以及馈电巴伦制作,同时采用金属背腔,实现天线单向辐射特性。天线仿真与测试均可以达到较好的效果,该天线具有67%的相对带宽(VSWR≤2),增益≥4 d B。     

展宽贴片天线频带的L型馈电方法的设计与分析

微带天线其本身具有的固有带宽十分狭窄,很难应用于更多更广的领域中,所以对微带天线带宽展宽的研究具有十分重要的意义.采用Ansoft公司的HFSS仿真软件仿真分析了L型探针馈电方法的微带贴片天线,并且设计了一个中心频率为1 000 MHz的L形探针馈电方法的微带贴片天线,其绝对带宽为320 MHz,达到了中心频率的32%,辐射增益大约为9 dB.其具有尺寸小,结构简单,超宽带的特征.     

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。     

一种低剖面可调谐共形蒙皮天线设计

提出了一种带空气背腔的低剖面可调谐的共形蒙皮GPS天线。该天线基于背腔微带缝隙天线,通过渐变微带线实现耦合馈电和阻抗匹配,通过减小空气背腔深度以及在天线馈电网络和天线阵面连接的位置加入微带并联开路支节实现低剖面设计,通过调节支节的长度实现天线谐振频点可调。该蒙皮天线剖面高度约0.03?,仿真结果显示,该天线实现了超过±20 MHz的驻波谐振频率偏移,并且在频率偏移过程中驻波小于2的带宽均大于20 MHz。本工作为共形蒙皮天线设计提供了技术基础,适用于低频段隐身机载窄带天线设计。     

共面波导馈电的电小缝隙天线的设计

提出了一个共面波导馈电的电小缝隙天线，天线包括两个相同的终端短路的槽线缝隙辐射面及加载在馈线中间导带上的阻抗匹配网络，所述的阻抗匹配电路由终端开路的共面波导和并联的两个终端短路的槽线组成，通过引入的阻抗匹配网络与缝隙辐射面，在谐振频率5.8ＧＨｚ下，天线的尺寸减小到 9.05ｍｍ×12.08ｍｍ×0.8ｍｍ(电长度为0.9)，采用电磁仿真软件HFSS对提出的结构进行了仿真。结果显示，S11<－10ｄＢ的带宽为9.3％，且测试结果与仿真结果相吻合。