一种新型化小型超宽带磁电偶极子天线设计

针对传统的磁电偶极子天线在电尺寸不够小、工作带宽较窄等问题。提出了一款兼具超宽带、小型化和良好定向性的磁电偶极子天线。首先,基于传统的磁电偶极子天线模型,将传统磁电偶极子天线的磁偶极子和“Γ”形馈电条进行弯曲折叠;然后,为了进一步拓展带宽,将矩形电偶极子改进为梯形形状;最后,在磁电偶极子两侧加上竖直金属板,实现汇集电磁波,提高增益。实验结果表明,该磁电偶极子天线的VSWR<2阻抗带宽达到124.4%(1.02～4.38 GHz),天线电尺寸仅为0.25λ×0.25λ×0.09λ,其中λ为工作频段低端对应波长,天线具有良好定向辐射方向图,在工作频段内增益为3.9～7.2 dBi,实现了小型化、超宽带的设计目标。     

一种新型毫米波磁电偶极子天线阵列设计

该文将磁电偶极子天线作为辐射阵子,并应用一种共面波导馈电网络,研究并设计了一种新型44毫米波天线阵列。这种设计不仅具有很宽的阻抗带宽和增益带宽,而且价格低廉易于生产。仿真和测试结果表明,此天线阵列的相对阻抗带宽为54.5%, 3 dB增益带宽为37.1%,在工作频带内(40.2~70.0 GHz),最大增益为18.1 dBi。而基于其他技术设计的44毫米波天线阵列(如微带天线、偶极子天线)工作频带宽度一般在20%左右,增益一般在16~17 dBi。所以该文提出的天线阵列设计具有明显的优势。另外,仿真设计结果和实测的电参数数据有较好的一致性。     

新型超宽带磁电偶极子天线

设计了一种新型超宽带磁电偶极子天线。采用阶梯馈电结构来代替传统的Γ型馈电结构,梯形电偶极子来代替传统的矩形电偶极子,通过增加电流的流动路径,从而扩展了天线的工作带宽。另外通过在天线四周加载矩形腔体结构,利用矩形腔体的反射,可以有效提高天线的增益。将天线的样本进行加工制作及测试,测试结果与仿真结果吻合良好,表明该天线的VSWR<2阻抗带宽达到59.1%(1.74～3.2 GHz);在整个工作频带内具有良好的定向辐射方向图,增益为6.2～9.1 dBi。     

一种毫米波双频共口径波束扫描阵列天线

本文提出了一种应用于卫星通信系统的高增益，宽扫描角度的毫米波双频共口径波束扫描阵列天线。该阵列天线由八个连续横向切向节（CTS,Continuous Transverse Stub）辐射枝节，平行板波导（PPW,Parallel Plate Waveguide）功分馈电网络以及一种高性能双工器组成。基于CTS技术来设计全并馈的宽频带，高增益辐射结构;一种高性能双工器用于支持阵列天线双频共口径工作。由HFSS仿真结果表明，在20GHz和30GHz时天线最大增益分别超过25.2dBi和28.4dBi，并且在增益掉落3dBi内，该天线在20GHz和30GHz均能实现H面±40°的宽角度扫描。     

新型超宽带双极化电磁偶极子天线

设计了一款新型的超宽带双极化电磁偶极子天线。采用阶梯型馈电结构代替传统电磁偶极子的Γ形馈电结构,半椭圆电偶极子代替传统矩形电偶极子,从而获得了更宽的阻抗带宽。对该天线加工制作了天线样品并进行了测试,仿真和测试吻合良好。该天线的2个极化馈电端口阻抗带宽(驻波比SWR<2)分别达到90.8%(2.06~5.37 GHz)和84.4%(2.08~5.12 GHz);并在整个工作频段范围内,该天线呈现良好的定向辐射特性和稳定增益,2个馈电端口增益分别为(8.6±0.8) dBi和(8.85±0.85) dBi。     

基于磁电偶极子的宽带高增益天线设计

基站天线的设计趋于覆盖多模态频段的宽带模式发展。传统的宽带天线在实现覆盖大带宽的基础上,其增益却在工作带宽内平坦度变化较大。磁电偶极子天线在覆盖大带宽的同时可保证实现稳定的增益。本文设计了一款应用于3G/4G/5G的多模态宽带的双极化磁电偶极子天线,带宽为1.8-5GHz,其相对带宽大于94.1%。天线增益在工作带宽内均值大于9dBi,峰值增益为10.5dBi,增益平坦度变化较为平缓,且天线结构简单。     

新型双极化超宽带交叉偶极子设计

基于磁电偶极子天线的Γ型耦合馈电结构,该文设计了一款具有轴向辐射特性的轻薄超宽带双极化交叉偶极子天线。通过正交放置两个Γ型耦合馈电结构和两对环形电偶极子单元,获得了双线极化特性。Γ型耦合馈电结构将同轴线内的电磁能量引导至距离金属反射平板上方λ/4(λ为波长)处的电偶极子,实现了轴向辐射。经过加工和测试表明,该天线的相对阻抗带宽为83.9%(1.35~3.30 GHz),带宽内具有稳定的轴向辐射特性,其轴向增益从7.9 dBi到8.6 dBi变化。结果表明,测试和仿真结果吻合良好,证明了该设计的有效性。     

一种宽带高低仰角增益的卫星导航终端天线

研究了一种宽频带高低仰角增益的卫星导航终端天线。天线由两对交叉偶极子天线臂、馈电网络和栅栏状反射腔组成;两对交叉偶极子臂分别位于水平面上和垂直面上,形成对上半空间各仰角方向上增益的有效贡献;馈电网络实现交叉偶极子馈电相位相差90°,满足天线的圆极化辐射;栅栏状反射腔实现天线的定向辐射和辅助调整天线的带宽和低仰角增益。分析了典型参数变化对天线性能的影响,测试结果表明,天线|S11 |≤-10 dB 的阻抗带宽1.330~1.810 GHz、轴比小于3 dB 带宽为1.54~1.66 GHz 和在1.561 GHz、1.575 GHz、1.602 GHz 频点10°低仰角最大增益分别为0.35 dBi、0.21 dBi、0.1 dBi。该天线具有高低仰角增益,尺寸小,频带宽的特点。     

一种低剖面宽带天线阵设计

以印刷偶极子天线为阵元,令功分网络与阵元垂直交互放置,以降低阵列剖面高度,并结合紧耦合阵列思想,优化天线参数,最终实现L频段(0.8~2 GHz)8×8低剖面宽带阵列天线的设计。单列1×8天线子阵,阵元依E面排列,阵元间距设计为100 mm,可通过1个一分八功分器合成输出。扩展为8×8规模阵列,列间距设计为84 mm,可满足全频段(0.8~2 GHz)水平面±45°范围的扫描需求。仿真结果显示,该8×8阵列在水平面±45°扫描时,最大有源驻波小于2.5,阵列法向增益大于16.2 dBi。该阵列尺寸为648 mm×800 mm×64 mm,阵列口径效率优于90%。加工制作了单列1×8天线子阵,子阵尺寸为70 mm×800 mm×64 mm。测试结果与仿真数据吻合,测试结果显示,该天线子阵在0.8~2 GHz频段内驻波小于2.5,增益优于10 dBi。     

超介质覆层在偶极子天线上的应用

以研究超介质覆层对天线为目的,基于超介质理论中细导线阵列尺寸与等离子体工作频率关系的数学模型,将一个理想偶极子嵌入到周期性细导线圆阵列构成的超介质覆层中,设计了一种超介质覆层加载的高增益全向天线。该天线辐射特性的仿真结果表明,在1.57~1.65 GHz频段范围内,理想偶极子的增益从2.4 dBi提高到7.7 dBi,并呈现出高收敛性及全向性。所采用的数学模型计算出的理论结果与该天线的仿真结果基本吻合,验证了将该数学模型应用于天线设计的正确性,利于缩短天线开发周期,并对分析细导线阵列的负介电常数、负折射率的产生机理具有一定指导意义,对设计性能更完善的超介质覆层加载的天线提供了理论依据。     

低RCS宽带磁电偶极子贴片天线设计

该文设计了一种低雷达散射截面(RCS)的宽带磁电偶极子贴片天线,其中印刷在介质板上的金属贴片为电偶极子,3个金属过孔连接辐射贴片与金属地板构成磁偶极子。整个天线采用T型渐变馈电结构同时激励电偶极子与磁偶极子,天线的频带范围为7.81~13.65 GHz,覆盖了整个X波段。实测和仿真结果表明,通过在磁电偶极子贴片天线底面采用开槽技术并优化开槽的形状、大小、位置等变量,在天线工作频带范围内实现了RCS的减缩,最大缩减量达到了17.9 dB,同时天线保持了增益稳定不变,E面、H面方向图一致的特性。     

一种宽带双极化紧耦合偶极子阵列天线设计

提出了一种宽带双极化紧耦合偶极子阵列天线,单元采用全金属结构以满足大功率输入需求,渐变平行平板双线与短路柱的馈电结构设计可实现宽带阻抗匹配并移除共模谐振影响,针对紧耦合阵列的边缘截断效应提出了一种短接与差异化加载的阻抗调节方法,实现了在不额外加载哑元情况下的阵列边缘端口的良好阻抗匹配。有限大阵列仿真结果表明,在0.8～2 GHz工作频段内所有端口的有源驻波小于2.5,最大增益达到13.3 dBi,定向辐射性能优良。加工天线样品的测试结果与仿真结果吻合良好,证明了阵列性能的有效性。     

基于SICL的宽频带毫米波多波束阵列天线设计

为实现第五代移动通信技术(5G)毫米波阵列天线的多波束扫描,提出了一种基于基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line, SICL)的宽频带毫米波多波束阵列天线。多波束阵列天线主要包括基于SICL的宽频带毫米波罗特曼透镜和基于SICL馈电的宽频带磁电偶极子天线,罗特曼透镜腔体采用平板波导结构,移相段采用非色散结构SICL,设计了一种平板波导透镜腔体和SICL移相段的宽频带匹配结构实现宽频带罗特曼透镜。采用SICL耦合馈电的宽频带磁电偶极子天线作为多波束阵列的辐射单元,易于直接与基于SICL的罗特曼透镜连接使用,可实现宽频带波束扫描。基于此设计了一种7个波束端口、9个阵列单元的宽频带多波束阵列天线。仿真结果表明,该罗特曼透镜的-10 dB阻抗带宽约为42%(20.5～31.5 GHz),磁电偶极子天线的-10 dB阻抗带宽约为45%(20.5～32.5 GHz),组成的多波束阵列天线在20.5～31.5 GHz(约42%)频带内可实现±30°的波束扫描,天线结构简单紧凑、剖面低、易集成且能实现宽频带波束扫描,适用于5G毫米波通信。     

一种高增益微波光子天线阵列的设计

设计了一种中心频率为20 GHz的8单元微带光子天线阵列,利用微波光子技术解决了传统微波技术在高频、宽带等方面的问题。天线单元为矩形微带贴片天线,馈电网络采用具有λ/4阻抗匹配枝节设计的多级T型等分功分器。采用光子上变频技术产生20 GHz的微波信号,光载微波信号经光纤传输后由阵列天线发射。利用三维高频结构电磁场仿真对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真,结果表明天线阵仿真阻抗带宽为1.15 GHz,在带宽内最大增益为13.6 dBi。将天线阵列应用到微波光子系统发射端,测量结果表明,最大增益可以达到6.92 dBi。该天线阵列性能良好,可广泛应用于未来移动通信网络覆盖领域。     

一种水平全向平面偶极子阵列天线

基于偶极子组阵结构,设计了一种具有水平全向辐射方向图和水平极化特性的平面天线。该天线由3只偶极子天线组成,每只振子弯折30°并上下交错印刷在PCB板的表面上,构成正六边形环,环的直径为0.45λ0(λ0为中心频率处的自由空间波长)。3只偶极子天线均采用SMA接头直接顶馈,从而省略了偶极子天线的馈电巴伦。通过优化偶极子天线振子长度和间距等结构参数,以及控制馈电相位,实现水平全向辐射。设计和加工制作了一只工作频率为2.45 GHz的天线样品,测试与仿真结果吻合良好,其|S11|≤10 dB的相对阻抗带宽为12.94%(2.367~2.684 GHz),水平全向增益约为1.42 dBi,不圆度小于±0.7 dB。     

一款面向5G微基站的双频双极化电磁偶极子天线的设计与分析

小型化是进行5G微基站天线设计的重要考虑因素,文中设计了一款适用于5G微基站的电磁偶极子天线. 天线由一对正交放置的单极化电磁偶极子、一对交叉放置的渐变式Γ形馈电线、一个圆形寄生贴片和一块正方形反射板组成,工作频段为2.50~3.62 GHz和4.8~5.0 GHz,能够覆盖工信部规定的5G的全部中频段. 在工作频带内,天线的输入回波损耗小于?10 dB;端口隔离度在低频段小于?25 dB,在高频段小于?42 dB;仿真平均增益在高、低频部分分别为5.57 dBi和9.84 dBi. 该天线能够实现双频段和双极化,可以作为小型化微基站天线设计的参考,同时为5G天线的商用化提供参考.     

一种平面印刷电控波束扫描天线阵

该文设计了一种平面印刷偶极子波束扫描寄生阵列天线,可用于移动终端设备以提高通信质量和系统容量。通过改变加载在寄生单元中的电抗值可以控制天线的最大辐射方向。天线基本结构用电磁场全波软件设计,所需加载的电抗值通过差分进化算法(DE)优化得出。实测的天线主波束方向在xoy平面内-34~38之间扫描;在各方向上,中心工作频率上的增益在3.6~4.9 dBi之间变化,反射系数小于-10 dB的频带在5.63~5.96 GHz之间,带宽为330 MHz。实测结果表明,天线具有良好的波束扫描性能,采用的设计和优化方法准确高效。     

一种贴片天线阵列的测量北大核心CSCD

阵列接收机是将其前端阵列天线放置于射电望远镜焦平面处，结合后级波束合成网络以形成多个连续波束，用以同时观测一片连续天区、实现更大视场覆盖的接收机技术。本文理论设计了工作在1.25 GHz的十六阵元矩形排布贴片天线阵列，并在该贴片天线阵列样机的基础上进行了实验室测试。在等幅激励、30°设计扫描角度配相下，实测的阵列主波束增益为14.03dBi、扫描角度约为35°。测量结果显示该贴片天线阵列满足设计指标，相关工作对阵列天线的模拟波束合成及扫描性能验证也具备较好的指导意义。     

手持终端波束成形天线阵列的优化设计

设计了一款适用于移动手持终端的低剖面波束成形天线阵列。该天线阵列由八个结构相同的倒F天线组成,可以工作在GSM1900(1880~1920 MHz)、LTE2300(2300~2400 MHz)和LTE2500(2540~2620 MHz)三个频段。通过功率传输效率最大化理论,可以优化出该阵列在所需方向上的最佳激励。通过馈电电路板给8个天线单元提供优化的激励,可以将天线波束偏转到所需方向,并且保证天线在该方向上获得最大可能增益。天线阵列工作在2.45 GHz时,在x、y、z方向上的增益分别为7.80、6.03和7.20 dBi;相应地,在1.9 GHz时分别为6.67、5.27和6.05 dBi。     

高功率双层径向线螺旋阵列天线理论分析与数值模拟

研究了一种高功率双层径向线螺旋阵列天线.论文首先介绍该阵列天线的工作原理,然后从工作原理出发,设计中心频率为4.0 GHz的高功率双层径向线螺旋阵列天线,提出并研究了螺旋单元天线的磁耦合馈电,最后用有限元算法软件对阵列天线进行了数值模拟.模拟结果表明:该口径为320mm的天线在中心频率上可获得21.13dBi的增益,口径效率可达72.3％,在-12°≤θ≤12°的范围内轴向轴比值小于1.55;在3.8GHz~4.2GHz的频率范围内增益大于20.68dBi,口径效率大于69%,天线轴向轴比值小于1.7.