基于顺序旋转馈电的Ka波段圆极化天线阵设计

针对航空航天、雷达和通信系统对定向性平面圆极化天线阵的需求，本文研究并实现了Ka波段宽带圆极化16单元微带天线阵。该天线阵以角截断微带贴片作为基本谐振单元，采用顺序旋转馈电技术构造成4元阵列，并再次对4元阵应用顺序旋转馈电技术，得到16元天线阵列以获得高增益。通过计算电磁学仿真软件对天线性能进行了分析，并使用Rogers 5880制作了天线实物，仿真和测量结果符合得很好。研究结果表明，在29.08～31.22 GHz频段内，天线阵的反射系数小于-10 dB，轴比小于3 dB，相对带宽超过13.8%，验证了通过顺序旋转技术，可以有效地实现高增益平面圆极化天线阵。     

多模卫星定位导航系统的宽带天线

为解决单一系统覆盖空白和定位精度低的问题,提出一种多模卫星定位导航系统终端的宽频带圆极化微带天线.通过选用低介电常数泡沫材料组成叠层微带天线结构,采用宽带功分相移网络和倒L带条近耦合四臂平衡馈电,充分展宽了天线的阻抗带宽和圆极化带宽.功分相移网络采用带状线四周封闭结构,抑制了馈电网络寄生辐射对天线方向性的影响.给出了天线的设计思路,分析了结构参数对天线性能的影响.仿真结果表明:天线具有较好的特性,驻波比<1.5的阻抗带宽达48%,轴比<3 dB的圆极化带宽达67%.对天线进行了加工测试,测试结果与仿真结果具有较好的一致性,并且在工作频带内天线增益高于6 dB.设计的天线能满足接收多模导航卫星信号的要求,具有良好的应用前景.     

圆极化微带天线的小型化

为实现天线的小型化,设计了一种中心频率为2.4GHz的圆极化微带天线。该天线贴片上开对称凹槽,采用弯折的馈电方式,实现圆极化辐射特性。与普通微带天线相比,其辐射体的面积减小50%,圆极化轴比带宽为50MHz。天线结构简单,制作成本低。     

无线局域网的双频圆极化圆环缝隙天线设计

通过分析与改进传统圆环缝隙天线,提出了一种用于无线局域网（WLAN）的小型双频圆极化缝隙天线.天线的底层由接地面的2个圆环缝隙组成,圆环之间用2条矩形切口连接,确保能量由外到内传递.介质基板采用FR-4材料,顶层由50Ω开路微带线馈电,天线大小为40 mm×40 mm.给出了天线的阻抗带宽、辐射方向、圆极化率及最大增益的仿真曲线.仿真结果表明,天线能够完全覆盖WLAN工作频段（2.400~2.485,5.150~5.350,5.725~5.825 GHz）,并且在WLAN频段内圆极化轴比低于3 dB,最大增益达到4.8 dBi.利用矢量网络分析仪测量了天线实物的阻抗带宽,测试数据与仿真结果十分吻合.     

一种通用型UHF RFID读写器天线的设计

针对全球各国超高频(ultra high frequency,UHF)射频识别技术(radio frequency identification,RFID)系统许可频段不同问题以及圆极化特性天线需求,提出了一种覆盖全球UHF频段(840～960 MHz)的通用型RFID读写器天线.该天线以传统微带单极子天线为理论基础,采用一个V形边沿接地板和一个微带线偏心馈电的非对称多边形辐射贴片,实现了天线的圆极化和宽带化特性.天线尺寸大小为90 mm×100 mm×0.8 mm.使用HFSS软件对天线进行了建模、仿真和优化设计,并对天线实物进行了测试,测试结果跟仿真结果有着良好的一致性.最后得到的天线阻抗带宽为154 MHz,相对阻抗带宽为17.2％;轴比带宽为211 MHz,相对轴比带宽为22.8％;+Z方向上的最大增益为2.1 dBi;在+Z和-Z方向上分别辐射右旋圆极化波和左旋圆极化波.该天线具有宽带且小型化的良好特性,能满足全球通用型UHF RFID读写器天线的应用要求.     

一种双圆极化宽带天线及其阵列应用

该文设计了一种双圆极化宽带天线单元,并在此基础上实现了小型阵列天线。单元天线为层叠型微带天线,其辐射贴片的四周寄生了环形金属带和金属柱以拓展波束宽度。另外,为了满足双圆极化要求和拓展天线带宽,天线采用电桥进行馈电。天线单元的10 dB阻抗带宽为26.9%(1.8～2.36 GHz),3 dB轴比带宽为19.3%(1.92～2.33 GHz),方向图半功率波束宽度大于110°。对非规则的五单元面阵进行了研究。测试结果表明,该天线阵的合成增益高于11.5 dBi,±55°扫描增益高于9 dBi,仿真和实验结果一致性较高,为宽带卫星通信的应用奠定了基础。     

一种新型宽带圆极化微带天线的设计

该文设计了一种新型宽带圆极化微带天线。该天线采用微带线进行馈电,在地板圆形开槽内加载一对矩形和椭圆组成的径向微扰枝节来获得圆极化,并切去一对圆弧形槽以降低圆极化的中心频率。借助仿真软件HFSS对天线结构参数进行优化设计,并制作实物。仿真与测试结果表明：回波损耗小于-10dB的阻抗带宽为12．5％,且在此频段内轴比均小于2dB。     

应用于卫星导航系统的微带天线设计

该文主要设计一款单馈电的小型圆极化微带天线。通过对天线圆形贴片对称开槽,以及对贴片的边进行切角处理和在中心处开孔等方式,天线获得良好的圆极化性能并实现小型化。该文利用电磁仿真软件HFSS对天线进行优化设计,并进行了相应的实物制作和测试。实验结果表明：该天线工作中心频率为2.49GHz,天线-20dB回波损耗带宽70MHz,圆极化3dB轴比带宽为30MHz,天线增益3.4dB,天线可应用于中国北斗卫星定位接收系统。     

一种接地板开槽的耦合馈电紧凑型天线阵列

提出了一种接地板上开槽的耦合馈电紧凑型微带天线阵。通过采用耦合馈电技术,其工作宽频带和增益等特性优于传统的微带天线;在接地板开槽使得天线尺寸缩小,结构十分紧凑。给出了2.4 GHz频段天线阵列的实例,仿真和实验结果表明,可实现10%的相对带宽,并具有良好的辐射特性。     

一种新型缝隙耦合宽带圆极化介质谐振天线

设计了一种宽带圆极化介质谐振器天线,天线可应用于全球卫星导航定位系统（GPS）和无线宽带通信系统中。构建了一种鼠笼形的宽带一分四90°相移功分微带馈电网络,采用缝隙耦合对介质谐振器馈电。天线结构紧凑,其阻抗带宽从1．03GHz—1．82GHz,阻抗带宽为53．2％。低于3dB的轴比带宽从1．09GHz-1．83GHz。半功率波瓣宽度为70°,圆极化波瓣宽度（AR〈3dB）超过100°,天线的工作频段覆盖了现有的卫星导航定位系统（SNS）,适合做卫星导航定位接收机天线。     

一种新型小型圆极化GPS微带天线的设计与实现

设计制作了一种新颖的宽带EBG(Electromagnetic Bandgap)结构小型圆极化GPS微带贴片天线单元．采用Koch矩形分形设计圆极化GPS微带贴片天线和特定尺寸的EBG结构,一方面有效减小了天线单元的尺寸,另一方面有效抑制其工作时产生的表面波,改善了其工作性能．仿真和实测结果表明,相对于普通矩形结构的微带贴片天线单元,该分形天线单元尺寸减小了约27％.同时,采用EBG结构使工作频率上的 3dB轴比带宽增加了约30％,增益增加约 0.2dB．     

一种宽频带低交叉极化伞形印刷振子阵列天线

为了增加天线带宽及降低交叉极化,采用中心balun馈电双层伞形印刷振子天线结构,设计了一种新型宽带阵列天线．仿真表明,天线单元相对阻抗带宽(驻波比小于等于2)为38.8％,交叉极化电平小于-45dB,前后比优于16.4dB．阵列天线带宽达到39.4％,H面交叉极化电平小于-48dB,增益达到16.2dB．     

Design of the beam scanning microstrip reflectarray antenna

For the aim of designing a wide-angle low sidelobe beam scanning microstrip reflectarray antenna, a new design method based on a new aperture phase distribution of three focuses is proposed. This method introduces a new phase distribution determined by three focuses for wide-angle beam scanning firstly. Then the aperture phase distribution is further optimized by the hybrid particle swarm algorithm to reduce the side lobe level of the pattern. Based on the optimization, the antenna realizes beam scanning by use of a moving feed. In order to verify the effectiveness of the design method, a Ku-band circular polarized beam scanning reflectarray antenna is designed and fabricated. The measured results agree well with the simulated ones, with the side lobe level being below -18dB within the scan range of 52°and the band reaching 108％(the overlapping 3dB axial-ratio (AR) and 1dB gain bandwidth).     

UHF雷达天线馈源的研究

针对机载合成孔径雷达天线小型化、高增益和宽频带的问题，提出一种棱柱面雷达天线的新馈源．该馈源基于共面波导工艺，将薄金属偶极板印制在介质衬底两侧，完成了二元“H”形天线阵的设计．通过结构仿真和优化设计，使该天线阵在超高频频段的带宽达到2．2倍频程；带内驻波小于1．85；中心频率处的增益大于9．60dBi．仿真结果表明，该天线阵能构成宽带UHF频段雷达天线的新馈源．     

Design of the broadband microstrip array antenna for blast furnace surface monitoring

Aiming at the requirements of high-resolution imaging and high integration of the blast furnace radar,this paper presents a method for designing a wideband microstrip array antenna,which broadens the antenna bandwidth through the design of parasitic patches and air layers.By combining multi-input multi-output (MIMO) radar and synthetic aperture radar (SAR) imaging principles,a linear MIMO array is designed,and a near-field simulation imaging experiment is performed on the simulated feed line through the wave number domain imaging algorithm.Simulation results show that the gain of the main lobe of the antenna can reach 14.05 dBi,the reflection coefficient is less than -10 dB,the absolute bandwidth is 5.25 GHz,the operating frequency is 20.67~25.92 GHz,and the range resolution is increased to 3 cm compared with the existing blast furnace radar.The average error of the azimuth direction of the simulated material line imaging is 0.008 m,and the range direction is 0.0011 m.Compared with the traditional microstrip array antenna,this antenna effectively widens the bandwidth,and the range resolution is higher than that of the traditional blast furnace radar.It can accurately obtain the shape information on the simulated material line,and has an engineering application value for blast furnace surface monitoring.     

一种低副瓣锐截止波束赋形阵列天线设计

采用联合DFP和BFGS变尺度,结合全局寻优算法,通过优化阵列各单元馈电幅度和相位分布,设计了一种满足低副瓣锐截止波束赋形要求的阵列天线.该阵列由26个印刷振子单元天线组成,各单元馈电电路采用带状线环形桥.馈电电路网络采用带状线结构,整个馈电网络和印刷天线采用一体化设计,具有插入损耗小,结构紧凑的特点.实测表明,3dB波束宽度为11°,水平面锐截止为5.83dB/(°),副瓣低于-20dB.天线设计满足指标要求,并已获得应用.     

Novel dual circular polarization planar microstrip slot antenna

With the rapid development of wireless communication technology, how to use an antenna to realize the function of multiple antennas has become a hot research topic. The double circularly polarized antenna studied in this paper can achieve right-handed circular polarization and left-handed circular polarization in the same frequency band by using a circular annular groove and two orthogonal L-shaped feed lines in the ground plane. At the same time, properly grooving at the center of the ground plane and adding parasitic elements to the front of the L-shaped feed line can change the current on the surface of the feed line and in the ground plane, thereby improving the circular polarization performance of the antenna. Measurement and simulation results show that the impedance bandwidth of the antenna is about 59% (3.13~5.75GHz), and the 3dB axial ratio bandwidth is about 40.5% (3.23~4.87GHz). Also, the isolation between the two ports is higher than 10dB. The results show that the designed antenna has a good performance in both impedance bandwidth and axial ratio bandwidth.     

用于无线通信的新型宽带旋转贴片天线设计

设计了一种用于无线通信的新型宽带旋转贴片天线,通过对称旋转天线的矩形辐射贴片,天线的带宽得以显著扩展.讨论了贴片旋转角度及其他结构参数对天线带宽的影响.为了验证该设计的有效性,对所设计的天线原型进行了实际制作和测试.测试结果表明,所设计天线的阻抗带宽(10dB回波损耗)可达6.97GHz(2.29~9.26GHz),相对带宽约为120.7%,这一带宽接近传统交叉单极子天线带宽的两倍.此外,该天线在整个工作频率范围内具有较好的全向辐射特性和增益水平.