基于FSS 的双频高增益微带天线

设计并制作了一种基于双屏FSS(Frequency Selective Surface)部分反射表面的双频高增益微带天线。该FSS 结构是在介质板上下表面分别刻蚀两条方环形金属带,通过调节金属带的宽度,实现频比(Frequency Ratio,FR)达到2 的双频谐振,且在5. 12 ~5. 31GHz 和10. 08 ~10.84GHz 频带内反射相位曲线斜率为正(一般的为负),反射系数模值都在0. 86 和0. 82 以上。将FSS 以覆层的形式放置于双频微带天线上方,相当于增加了双频天线的辐射口径面积,有效改善天线的辐射性能。仿真和实测结果表明:与原始双频微带天线相比,加载双频FSS 覆层后,新天线的增益得到了提高,在5.22GHz 和10. 43GHz 处,天线鼻锥方向增益分别提高了4. 8dB 和5. 1dB。     

Ku波段宽带高增益基片集成腔圆极化阵列天线北大核心CSCD

提出了一款应用于Ku波段的宽带高增益基片集成腔(Substrate Integrated Cavity,SIC)圆极化阵列天线。通过引入沿SIC口径面对角线放置的一对半月形寄生贴片和SIC底部馈电纵缝,使SIC中的TM_(211)和TM_(121)谐振模式幅值相等、相位相差90°,产生高增益圆极化辐射。同时,双寄生贴片还引入了一种背腔缝隙耦合振子圆极化辐射模式,扩宽了天线高增益圆极化辐射带宽。在此基础上,设计了一款2×2单元顺序旋转馈电的SIC圆极化阵列天线。阵列天线采用双层基片集成波导顺序相移馈电网络进行馈电,进一步增大了天线的圆极化带宽。综合考虑天线的-10 dB反射系数带宽、3 dB轴比带宽和3 dB增益带宽,测试结果表明,圆极化阵列天线的有效带宽为10.74-13.30 GHz(21.3%),在通带范围内最大增益为14.50 dBi。     

基于FSS 覆层的高增益稀疏阵列天线设计*

设计了一种基于FSS 覆层的高增益EBG 谐振天线。设计了一种在预定频段内谐振的FSS 单元,作为覆层加载到微带贴片天线上方。仿真结果显示,在5GHz 频点,加载覆层的天线增益为11.43dB。接着,还研究了FSS 覆层在稀疏阵列中的应用,在这个结构中,采用一个2×2 的阵元间距较大的天线阵作为馈源。对该结构进行加工和测试,结果显示天线阵增益为18. 54dB。同时,阵列在E 面和H 面的副瓣分别为-9.17dB 和-12.04dB,避免了栅瓣的产生。     

一种高增益的可重构广角天线研制

文章提出一种新型的形似"大"字的高增益、方向图可重构广角天线,研究了天线的重构机理,天线E面和H面的3dB角宽分别达到120°和115°,并同时保持7dB的高增益。本文制作和测试了2.4GHz的天线模型,测量结果与仿真值吻合良好,证明了天线结构的有效性并实现了方向图的可重构。     

基于相位梯度超表面的高增益天线设计

根据广义Snell 反射定律,相位梯度超表面可在其表面形成额外的平行波矢分量,从而对电磁波的反射进行调 控。如果构成反射超表面单元的相位差按照抛物面分布,那么就可以实现对垂直入射电磁波的聚焦;相反,在超表面焦点处放置 辐射球面波的馈源,球面波经超表面反射可以得到平面波,从而提高馈源增益。本文基于有相位梯度的单元,设计了由13×13 个 单元构成的二维反射相位梯度超表面,并在其焦点处放置贴片天线,构成反射面天线。仿真和测试结果都表明,贴片天线辐射的 球面波经超表面反射后得到了平面波,天线的增益达到20 dB,比贴片天线提高了11.7 dB。     

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。     

Filtenna Consisting of Horn Antenna and Substrate Integrated Waveguide Cavity FSS

An integrated module with filtering and radiation performance realized by covering substrate integrated waveguide (SIW) cavity frequency selective surface (FSS) at aperture of horn antenna has been investigated in this paper. The module has functions of bandpass filter and horn antenna, so it is called a "filtering antenna" (filtenna). It is very suitable for applications in military platforms where FSS is used for antennas and radars' radar cross section (RCS) reduction. The filtenna is simulated and optimized with CST software and its performance is verified by experiments. From simulated and measured results it can be found that the proposed structure keeps characteristics of return loss, radiation pattern and gain of the horn antenna within desired frequency band, meanwhile presents effective reflection to interference signals at out-band. Using this structure the volume and cost of communication systems in military platforms can be effectively reduced     

Radiation of High-Gain Cavity-Backed Slot Antennas Through a Two-Layer Superstrate

The radiation of cavity-backed slot (CBS) antennas through a two-layer superstrate is studied in this paper. A novel transmission-line model is proposed to explain the gain-enhancement effect of the superstrate on cavity-backed slot antennas. Experimental result showed that a single cavity-backed slot antenna can achieve a high gain of 16.7 dBi through a properly designed superstrate, and this gain-enhancement property is valid for array configurations, as well. A rotationally arranged four-slot array, covered by the superstrate, is also investigated, to demonstrate that good circular polarization and high gain can be obtained from the superstrate-covered slot antennas.     

频率选择表面对阵列天线的影响分析

设计了一款频率选择表面和微带贴片天线阵,分析了阵列天线的雷达横截面积(RCS)随入射电场波角度以及频率的变化,并对比加了频率选择表面前后天线RCS的变化,讨论了频率选择表面对阵列天线RCS的影响。从计算结果可以看出,频率选择表面作为天线罩以降低电子设备RCS值是可行的。     

基于准分形频率选择表面的天线RCS减缩

提出一种新型的基于准分形结构的带阻频率选择表面(FSS),并将其作为印刷振子天线的反射板来实现天线雷达散射截面(RCS)的减缩.该FSS将传统六边环形单元的直边以分形的规则进行弯折,以提高空间利用率、减小单元面积.实验表明,所给的PSS表现出良好的带阻特性和斜入射稳定性.将其用做天线反射板,能保证带内辐射性能基本不变而实现带外正向及多个斜角度入射时天线的RCS减缩.     

基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线设计

为满足未来无线通信的高带宽与圆极化通信的需要,提出了一种基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线。该天线采用准光学的波导馈电模式,对圆波导45°切槽实现天线的线-圆极化转换,采用电介质材料的部分反射面来提高天线的增益。仿真分析表明,该天线在228GHz处获得最大增益为14.4dBic,阻抗带宽(S₁₁＜-10dB)为40GHz,3dB增益带宽和轴比带宽分别为18与27GHz,三者重叠带宽为18GHz。该天线具有良好的方向性、高带宽以及在整个工作频带实现圆极化等优点,在太赫兹/毫米波无线通信中有一定的参考性与实用性。     

基于卦型基元的高增益超材料微带天线拓扑优化

针对超材料微带天线在拓扑优化中存在基元结构复杂导致加工高精度要求等问题,本文提出了一种极简设计理念——卦型基元;并基于卦型基元完成了超材料微带天线的拓扑优化设计,在保证天线高增益性能的同时,超材料结构构型简洁从而具有良好的可制备性。超材料结构由固定的圆弧基元和变化的卦型基元组成,其中卦型基元中每条卦线对应一个设计变量,每个设计变量的取值规则为1 对应连续卦线、0 对应断口卦线。继而以天线增益最大化为目标函数、工作频率24 GHz 为约束建立超材料微带天线设计的拓扑优化模型;并基于遗传算法的求解策略分别研究了对称型和非对称型超材料微带天线算例。分析结果表明基于卦型基元的超材料微带天线增益均得以显著提高,且四重卦线基元结构具有更大的增益;超材料结构的对称性可以保证辐射方向为Z 轴主方向;样品制备效果验证了卦型基元超材料微带天线的良好制备性;对拓扑优化设计的深入分析发现,相比方格子基元,卦型基元设计更具有高效性。最后从天线的表面波角度阐释了其高增益性能的机理。     

带反射腔的分布式电阻加载探地雷达天线设计与分析

该文研究了一种半椭圆结构分布式加载偶极子天线.通过改进天线臂结构以及采用分布式电阻加载,有效降低电流在天线末端的反射,能够改进天线的输入阻抗特性,展宽天线的工作频带.应用长方体金属反射腔,减小了天线的后向辐射,增强了天线的地下穿透能力.利用电磁计算软件对天线进行了仿真和设计,并加工制作了一部样机,测试了样机的反射损耗和辐射特性等性能参数,测试与仿真结果较为贴合.将该天线应用于探地雷达系统进行地下目标探测实验,实验结果证明该天线满足探地雷达系统的需要.      

Investigation of the Antenna Factor Behavior of a Dipole Operating Inside a Resonant Cavity

A rigorous analysis of a dipole inside a resonant cavity with wall losses is carried out by solving an electric field integral equation for the current along the antenna. Classic mode expansion is adopted to represent the cavity field, and method of moments is used to achieve the numerical solution of the problem, allowing us to describe the behavior of the antenna parameters in a resonant environment. The theoretical formulation of the problem is applied and validated for a realistic experimental situation, which typically occurs in shielding effectiveness measurements. The analysis focuses on the antenna factor (AF) in order to provide an estimation of the error that is committed when a free-space AF is used for field measurements in resonant structures.     

带反射背腔的圆形缝隙天线的仿真与设计

平面宽缝天线具有全向辐射,中等增益等特点,是最具吸引力的平面宽带候选天线之一.平面宽缝天线具有不同的缝隙形状,如矩形,圆形,弧形;具有不同的馈电形状,如T形,十字形,叉状,蝴蝶结形,星形枝节,π形,双T形,圆形,矩形等.仿真和设计了一款带圆柄的微带线馈电的宽带圆形缝隙天线,并通过添加带多调谐结构的反射背腔使天线获得了良...     

一种高效率背腔微带振子阵列天线设计

针对卫星通信需求,设计了一种L/S波段宽带圆极化背腔印刷板微带振子阵列天线,由5个切边矩形微带贴片振子辐射单元组成,可实现左右旋双圆极化辐射,又可形成差波束信号用于跟踪。通过对矩形微带贴片、背腔大小以及布阵间距进行结构调整得到一种新型宽带圆极化天线。仿真结果表明,天线工作频段为1.3～2.4 GHz,在通带内轴比参数AR<2,绝对带宽达到1.1 GHz,相对带宽达到59.5%。实现宽带工作的同时,具有良好的圆极化特性。将其作为反射面天线的馈源,使天线具有很高的增益和效率。     

矩形腔十字裂缝天线的研究

随着卫星移动通信技术的发展,一种能适合机载和地面移动载体卫星通信的天线越来越受到人们的青睐。该种天线要求具有宽频带、圆极化和电扫描跟踪等特性。矩形腔十字裂缝天线就是这种天线理想的辐射单元之一。基于矩量法的分析途径,本文提出了计算矩形腔十字裂缝天线的数值方法,给出天线单元的输入阻抗、增益和轴比等辐射特性的数值结果,并进行了实验实证。理论和实验结果有着很好的一致性。     

低功耗高增益CMOS LNA的设计

设计了一种完全可以单片集成的低功耗高增益CMOS低噪声放大器(LNA).所有电感都采用片上螺旋电感,并实现了片上50 Ω的输入阻抗匹配.文中设计的放大器采用TSMC0.18 μmCMOS工艺,用HSPICE模拟软件对其进行了仿真,并进行了流片测试.结果表明,所设计的低噪声放大器结构简单,极限尺寸为0.18 μm,当中心频率fo为2.4 GHz、电源电压VDD为1.8 V时其功率增益S21为16.5 dB,但功耗Pd只有2.9 mW,噪声系数NF为2.4 dB,反向隔离度S12为-58 dB.由此验证了所设计的CMOS RF放大器可以在满足低噪声、低功耗、高增益的前提下向100 nm级的研发方向发展.     

Analysis of Annular Ring Microstrip Antenna with Air Gap and Uniaxial Substrate Superstrate Layers

Analysis of superstrate loaded, air gap tuned annular ring microstrip antenna is performed and effects of air gap tuning on the resonant frequency are investigated. Results obtained indicate that due to air gap tuning, resonant frequency can be incrementally or decrementally changed depending on the adjustment of anisotropy ratio of substrate and superstrate layers. Results can be used to obtain tunable, wideband antenna operation.     

TD-SCDMA智能天线对天面影响的研究

本文针对8阵元智能天线的特点,讨论了现网条件下智能天线应用与TD-SCDMA系统的各种安装方式,并从建筑力学的角度分析了智能天线在各种安装条件下的风载指标,并根据这些指标分析了各种安装方式的可行性.