W 波段圆极化微带阵列天线设计

本文分析和对比了W 波段圆极化微带阵列天线不同的馈电形式,完成了圆极化阵列天线的设计。由理论分析 和仿真结果可知,单元间等幅同相馈电有利于W 波段圆极化微带阵列天线的实现,其2x2 阵列天线仿真结果驻波小于2 的相对带宽为3.5%, 轴比小于3dB 带宽为2%,中心频点94GHz 时天线增益为12.2dB。该天线在军事领域具有广泛的应 用前景。     

64 单元X 波段高增益圆极化微带阵列天线设计

采用双层矩形贴片加切角的结构设计圆极化单元,并将其组成应用于X 波段64 单元高增益圆极化微带阵列天线。天线基板采用Taconic-TRF,介电常数4. 5,厚度0. 81mm,损耗角正切0. 0035。利用Ansoft HF-SS 软件对单元及阵列模型进行仿真优化。通过实际测试,64 单元阵列天线轴比AR<6dB 的带宽500MHz,增益达到21. 2dB,S11 <-10dB 的相对阻抗带宽达到6. 9%,天线具有良好的圆极化和阻抗匹配特性。圆极化天线具有较强的抗干扰能力,可很好地应用于电子侦察、电子对抗等领域。设计的圆极化微带阵列天线为组成更大阵列的天线以及构建相控阵天线提供了单元基础。     

64单元X波段LTCC高增益圆极化微带阵列天线

采用双层矩形贴片加一对切角和2个缝隙的结构设计圆极化单元,并将其应用于X波段64单元高增益圆极化微带阵列天线。传统设计中,多层寄生微带阵列天线使用柔性基板制作,引起加工精度的问题及基板间空气层的存在,使阵列天线的圆极化特性及阻抗匹配与仿真结果相差较大。该文采用低温共烧陶瓷(LTCC)材料设计了应用于X波段的64单元双层圆极化微带阵列天线。实验结果表明,64单元阵列天线增益达到22.03dBi,S11<-10dB的相对阻抗带宽达到6.36%,天线具有良好的圆极化和阻抗匹配特性。从而验证了在研制微带阵列天线方面LTCC技术可很好地得到应用。     

LTCC4×4圆极化微带阵列天线

为解决微带阵列天线的小型化及宽频带的问题,采用了一种新的天线工艺——低温共烧陶瓷(LTCC)工艺,并对传统的阵列天线模型进行改进,从而设计出在X波段呈现出小型一体化、宽频带、优良的圆极化和高增益等特性的4×4微带阵列天线。通过电磁仿真软件HFSS仿真优化确定了阵列天线的最佳尺寸。对4×4圆极化微带阵列天线实物进行测试,结果表明,该阵列天线的相对阻抗带宽(反射系数S11<-10dB)达到15%(9.24~10.74GHz),天线的圆极化轴比最小值为1.65dB,最大增益>16.5dB,同时,阵列天线也表现出了良好的方向性特性和低副瓣特性。     

一种W波段圆极化微带天线研究

研究了不同馈电形式的W波段圆极化微带天线阵列,并采用等幅同相馈电方式以及新型波导到微带过渡结构,完成了圆极化阵列天线的设计.由理论分析和仿真结果可知,通过选择合适的介质,以及利用单元间等幅同相馈电,既能有效减小W波段天线的损耗,又能实现圆极化的良好轴比特性.功分网络的合理排布,波导到微带过渡结构亦有利于减小天线损耗.对8×8阵列天线进行实测,S(1,1)小于-15dB的相对带宽为4.3%,轴比小于3dB的波瓣宽度为11°,中心频点94GHz时天线增益为20.6dB,与仿真结果基本吻合.     

LTCC圆极化双层微带阵列天线的设计

利用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺制作以陶瓷作为基板的双层圆极化微带阵列天线。传统设计中,使用柔性基板制作多层寄生微带阵列天线,由于加工精度及基板之间空气层的原因,阵列天线的圆极化特性以及阻抗匹配与仿真结果相差较大。该文采用低损耗高频陶瓷材料设计了应用于X波段的16单元双层圆极化微带阵列天线。通过实际测试,16单元阵列天线具有较好的带宽和圆极化特性,从而验证了LTCC技术可以很好地应用于微带阵列天线的研制。     

双频圆极化天线设计方法综述

根据圆极化和双频天线的设计原理,总结了双频圆极化天线的设计方法,通过不同馈电方式和谐振方式分为四类进行阐述。归纳了近几年拓展双频圆极化天线带宽的方法,从结构上分别按照微带缝隙天线、平面单极子天线和阵列天线进行介绍。列表分析了各种设计方法的实现难度和典型天线各项性能参数,最后简述了适用于双频圆极化天线小型化的优化方案,并对未来发展趋势进行了展望。     

圆极化微带阵列天线的设计

研究了圆极化微带阵列天线的设计方法。重点讨论了用双馈电正方形单元天线实现圆极化、高增益阵列天线的实现方法,并利用Ansoft HFSS 软件进行仿真分析,仿真结果显示,在工作频带内天线增益>13 dB,驻波<1.3,方向图E面波瓣宽度>33°,H面波瓣宽度>33°。     

新型双圆极化单脉冲天线

介绍了一种新型基于微带缝隙耦合的双圆极化单脉冲天线。天线工作在2.2GHz,首先设计了2×2双圆极化阵列,并且通过对每个辐射单元旋转实现对交叉极化的抑制。再次,根据单脉冲天线特性设计了4×4阵列,同样为了抑制交叉极化,对馈电网络按照一定顺序进行了旋转,仿真结果表明交叉极化达到-65dB。最后根据整个阵列4个辐射象限的初始相位值,利用3分支电桥,设计了适合左旋和右旋圆极化"十"字形和差网络。经过实测,仿真结果与测试结果吻合较好,天线和波束增益为19.78dBi。     

基于SP馈电网络的超宽带圆极化天线设计

提出了一种基于顺序相移(SP)馈电网络的宽轴比圆极化微带阵列天线。该天线通过将四个相同的圆形贴片辐射器连接在SP馈电网络的输出端,形成2×2微带阵列天线以实现圆极化性能。为保持馈电网络的紧凑性和圆形贴片辐射器的宽带特性,设计了一种不规则局部接地的方法。为获得天线的定向辐射并提高增益,在介质基板下方7.4 mm处设置一金属反射板。经过HFSS仿真软件优化分析,所提出天线的总尺寸为65 mm×65 mm×8 mm,小于-10 dB阻抗带宽为5～8.6 GHz(52%),3 dB轴比带宽为5.72～8.16 GHz(35%),在圆极化工作频率范围内增益可达10～12 dB。对所提出天线进行实物加工与测试,测试结果和仿真结果较吻合。     

一种新型布局的圆极化微带天线阵优化设计

提出了一款高增益低副瓣新型圆极化微带天线阵。单元天线采用叠层切角圆极化微带结构,通过八边形边界布局和顺序旋转交叠组阵技术,实现了天线阵方向性图的对称性和圆极化辐射性能的最优化;馈电网络采用威尔金森功分器和最大平坦式阻抗变换器实现不等功分宽带阻抗匹配,通过改进馈电方向寻求对称结构,简化了馈电网络的设计。制作了天线阵实物并进行了测量。测试结果表明:天线在3.2~4.6 GHz频段内S₁₁<-10 dB,阻抗相对带宽36%;在3.8~4.5 GHz频段内顶点轴比小于3 dB,圆极化相对带宽17%;在4~4.4 GHz频段内天线增益均在15 dB以上,最高增益达17 dB。     

Circularly polarized 20-GHz high-temperature superconductingmicrostrip antenna array

A four-element array of circularly polarized 20-GHz YBa₂Cu₃O_x microstrip antennas has been fabricated on LaAlO₃ and characterized. The array produced good circular polarization, and the gain of the array at 77 K, relative to a copper array of the same design at 77 K, was approximately 0.75 and 1.3 dB for the two gain measurement methods presented. The relative gain increased to approximately 2.2 dB at 30 K. The results demonstrate that high-temperature superconductors, when used in microstrip antenna arrays, improve the efficiency of the array, and that circularly polarized microstrip arrays can be fabricated on LaAlO₃     

高温超导圆极化微带天线辐射性能的研究

本文设计并研制了2GHz敷铜板圆极化微带天线及4.5GHz高温超导(HTS)圆极化微带天线.2GHz敷铜板圆极化微带天线的半功率角为63°,最好轴比为1.2dB;4.5GHz的HTS圆极化微带天线相对于银天线有3dB的增益改善,其半功率角大于63°.     

A microstrip array feed for land mobile satellite reflectorantennas

A circularly polarized feed array for a spacecraft reflector antenna is described that was constructed by using linearly polarized microstrip elements. The array has seven subarrays which form a single cluster as part of a large overlapping cluster reflector feed array. Each of the seven subarrays consists of four linearly polarized microstrip elements. The array achieved a better than 0.8-dB axial ratio at the array pattern peak and better then 3 dB antenna gain to 20° from the peak, across a 7.5% frequency bandwidth. A teardrop-shaped feed probe was used to achieve wideband input impedance matching for the relatively thick microstrip substrate. The low impedance and axial ratio bandwidths were achieved using a relatively thick honeycomb substrate with the impedance-matching feed probes     

一种2.45GHz圆极化二元微带天线阵列

本文设计了一种2.45GHz二元圆极化微带天线阵列,天线单元采用开槽的圆形贴片形式.测试结果表明:在工作频段内,其仿真和测试结果吻合,回波损耗为-23.01dB,相对带宽为9.8%(VSWR 2),方向图良好,增益大于12dB.     

一种新型UHF RFID阅读器圆极化天线

传统的圆极化阅读器天线采用单馈电微带天线方式设计,频带窄、极化特性较差。在单馈电微带天线的基础上,采用探针馈电曲线贴片的方式,在圆形铁片上开了4个对称的方形缝隙,最终设计出一种新型的UHF RFID圆极化阅读器天线。天线的结构尺寸为167.5 mm×167.5 mm×3 mm,阻抗带宽为870~936 MHz,3 dB轴比带宽为900~918 MHz,最大增益为3.5 dB。与传统的圆极化阅读器天线相比,设计的天线频带宽,且极化特性得到良好改善,能够满足工程上的应用需求。     

Low-Cost Broadband Circularly Polarized Printed Antennas and Array

This paper presents the design, simulation, and measurements of two low-cost broadband circularly polarized (CP) printed antennas: an element and an array at 2 GHz. To realize the broadband circularly polarized antenna element, a circular microstrip patch is electromagnetically coupled by crossed slots cut in the ground plane, which is fed by an L-shaped microstrip feed. Two orthogonal modes in the patch are excited by using the crossed slots, and a single L-shaped feed provides a 90deg phase shift between two orthogonal slots. The antenna element achieves a 9.6% bandwidth for an axial ratio (AR) below 3 dB and a voltage standing wave ratio (VSWR) below 1.5. To further improve the performance, a sequentially rotated feed network is designed for a 2 times 2 array. The axial ratio value of the array is below 3 dB within a 27.2% bandwidth, from 1.75 GHz to 2.3 GHz. The return loss is above 10 dB within a 41% bandwidth, from 1.62 GHz to 2.45 GHz. Details of the proposed antenna element and the array design are described, and both the simulation and the experimental results are presented and discussed.     

一种宽频带二元微带天线阵的设计与制作

设计了一种连续旋转馈电方式下层叠结构的双单元圆极化微带天线阵。讨论了利用调谐支节优化层叠结构微带天线阻抗带宽的方法,并在此基础上引入连续旋转馈电方式组成了二元微带天线阵。制作并测试了相应的天线阵,结果表明:采用层叠结构可以有效扩展微带天线的阻抗带宽,同时提高了天线增益,连续旋转馈电技术则提高了天线阵的圆极化纯度,测试结果与仿真吻合较好。     

基于HFSS的小型圆极化GPS微带天线设计与仿真

设计了一种GPS小型圆极化微带方形贴片天线。通过表面开槽的方法来减小天线尺寸和提高天线的整体性能,达到小型化的目的。通过切角的方法实现天线圆极化的工作方式。利用HFSS仿真软件对天线的各项参数做了具体的优化分析,给出了各个参量变化对天线性能的具体影响,对以后进一步研究双频或多频圆极化天线具有一定的参考意义。设计的GPS微带天线比同频下圆极化微带天线尺寸减小了20%,S₁₁参数在中心频率1.575 GHz处为-17 dB,频带宽度和轴比都有所提高,满足GPS的应用要求。