一种超宽带、大扫描角Vivaldi天线阵列

设计并加工测试了一款双面Vivaldi天线.通过结构优化, 提高了馈电效率和阻抗带宽, 并在组阵后显著降低了阵元间的互耦.实测结果表明该天线可以实现在2~8 GHz的频带内回波损耗(Return Loss, RL)小于-10 dB, 平均增益大于5 dBi.并采用“交错排列”的思路, 将所设计的双面Vivaldi天线组成超宽带阵列.此种方式可以有效解决天线尺寸和最佳阵列间距之间的矛盾, 进而抑制栅瓣, 增大波束扫描角范围.仿真分析表明, 在4~6 GHz时, E面交错阵列比普通一维阵列的扫描角范围提高20°左右.     

超宽带Vivaldi阵列天线设计

为了满足超宽带系统对天线的需求,本文设计并制造了覆盖6～18GHz频带的超宽带Vival-di阵列天线,并采用微带渐变线功分器网络达到超宽带馈电与低损耗传输的目的。通过组阵与添加寄生单元进一步降低天线驻波,提高了阵列性能。仿真计算与实测结果表明该阵列天线在超宽频带内驻波小于2.1,并且具有优良的辐射特性。     

SIW 耦合馈电阵列天线

提出一种新型宽带、结构紧凑的基片集成波导(SIW)背腔阵列天线的设计方法。所设计的SIW 阵列由紧密相连的背腔构成馈电网络,每个背腔上开宽缝作为辐射单元。SIW 背腔天线单元紧密排列,主要通过单元间感性耦合窗耦合馈电。SIW 背腔既是辐射单元又能实现能量分配,不需加载额外的馈电网络,因此该阵列结构十分紧凑。工作在20 GHz 频段的2×2 SIW 耦合馈电阵和4×4 SIW 耦合馈电阵已加工实现,仿真和测试结果表明所提出的SIW阵列设计方法简单、阵列结构紧凑、天线辐射性能良好。另外,本文研究了高增益大规模阵列天线的组阵方法。在2×2 SIW 耦合馈电阵的基础上,采用8×8 SIW 并联馈电网络加载天线子阵的方法设计了16×16 宽带高增益SIW 阵列天线并进行了加工测试。结果表明,采用这种组阵方法,天线阵阵元排布紧密,天线具有带宽宽、增益高、损耗低等优点。     

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。     

5G中的超宽带阵列天线及其小型化技术

研究了超宽带阵列天线的设计及其低剖面技术。将ADS电路仿真软件与电磁场全波仿真软件Ansoft HFSS相结合,利用具有紧耦合的偶极子天线单元设计具有宽带工作的低剖面强耦合阵列天线。研究结果表明,在工作频率范围0.67~3. 78 GHz频段内,该天线阵列的电压驻波比优于2. 0,相对带宽为139. 78%,天线阵列的剖面仅有40.25 mm。其次,研究了加载人工磁导体结构实现阵列天线的低剖面技术。采用构成高阻抗地的人工磁导体结构改善了天线高频谐振性能,从而降低了天线的剖面高度。全波电磁仿真结果表明,该天线阵列在1. 1 ~ 2. 8 GHz范围的工作频率中电压驻波比优于2. 0,天线的剖面高度仅为24 mm,相对带宽78%。该技术可拓展应用到5G天线的开发。     

一种基于紧耦合结构的超宽带天线阵列设计

设计了一种超宽带紧耦合天线阵列,该超宽带天线由两层印刷有偶极子单元的周期结构构成,上层互不相连的偶极子单元为寄生层,下层在E 面增加了强耦合结构的偶极子单元为辐射单元层。馈电网络由Marchaned 巴伦和宽带Wilkinson 功分器组成。仿真结果表明:天线法向辐射时在0.9 GHz ~4.8 GHz 内具有良好的阻抗匹配带宽(VSWR<2),在1 GHz ~4 GHz频段内可以实现E 面60度、H 面45度的扫描范围。该天线具有超带宽、大扫描角、轻薄化等特点,在超宽带小型化相控阵天线中有良好应用前景。     

一种新型低剖面、双频、双极化宽频带阵列天线的研究与设计

设计了一种结构新颖的双频、双极化基站阵列天线并进行了仿真和实验研究。双频阵列由采用新型印刷金属圆弧耦合馈电的圆环天线(低频)与交叉微带印刷振子(高频)嵌套构成。首次采用印刷金属圆弧耦合馈电拓宽了圆环天线带宽,并利用反相馈电技术提高了端口隔离度(<-28dB)、加强了方位面方向图的对称性、降低了交叉极化电平;对在双频结构中受影响较大的高频阵元进行了相位误差分析;最后给出了整个双频阵列的实测结果,与仿真理论值吻合较好。该阵列天线具有宽频带(806~960MHz、1710~2170MHz)、低剖面(35mm)、高极化隔离、结构紧凑、方位面波瓣恒定(65±6°)等优点,适合用于双频基站系统或星载/舰载通信系统。     

一种超宽带双极化阵列天线的设计

为满足超宽带无线通信应用需求,研究了一种超宽带双极化强耦合阵列天线. 阵元由两对相连印刷偶极子正交构成,结合Marchand巴伦与Wilkinson功分器构建的馈电网络,实现了平衡馈电、阻抗变换和带内共模谐振抑制等技术. 实验与仿真结果表明,该阵列天线可实现阻抗带宽1.5～4.0 GHz,E面波束扫描范围±60°,H面波束扫描范围±50°,并且天线结构简单,适合双极化宽角扫描相控阵天线系统的应用.     

超宽带检测系统中的小尺寸阵列天线设计

本文介绍了一款小尺寸超宽带平板天线的设计及其阵列排布.天线采用四分叉形状发射极子,底部接地板开矩形槽的结构,有效调节天线的辐射方向和带宽.经仿真测试,天线满足超宽带检测系统中要求的5GHz～7GHz带宽.并将尺寸缩减到16mm×16mm,易于阵列集成.     

应用于24GHz物位雷达的微带阵列天线设计

为了提高24 GHz物位雷达系统的精度和抗干扰能力,设计并制作了一款高增益、低副瓣、易集成的微带阵列天线。为了抑制天线的副瓣电平,该天线各阵元间的电流采用同相不等幅分布设计;同时,采用两种不同馈线的单元和串并联混合馈电网络,降低了馈电网络的设计难度。实测结果表明,该阵列天线的带宽为690 MHz(23.77~24.46 GHz),最大增益达到20.1 dBi,E面和H面的副瓣电平分别为-20.7 dB和-19.3 dB。该阵列天线结构紧凑、可靠性高,可用于24 GHz物位雷达系统。     

应用于早期乳腺肿瘤探测的小型化超宽带天线

设计了两款可以应用于早期乳腺肿瘤超宽带微波检测技术的超宽带天线。两款天线均为平面单极天线,分别由叉形、三角形金属贴片和槽口金属接地板构成,采用微带线对其进行馈电。经过仿真优化,两款天线的-10 dB回波损耗频率覆盖范围分别为4～10 GHz和5～10 GHz,且在此带宽内具有良好的全向性。对叉形极子天线进行了实物测量,试验数据与仿真结果相吻合。两款天线体积小、结构简单、加工简便,能够较好地满足微波成像检测乳腺肿瘤技术中天线阵列的设计要求。     

一种面向无线通信应用的宽频带圆极化天线阵

提出了一种新型宽频带2×2方形缝隙槽圆极化天线阵.天线阵包含一个连续旋转馈电结构、4个非对称U型馈电枝节和一个方形槽接地板.与传统圆极化天线阵所采用的L型馈电枝节不同,首次提出了一种新型非对称U形馈电枝节来改善天线的圆极化性能.利用这些枝节和缝隙槽作为微扰元素,缝隙槽天线阵可以激发多重圆极化谐振模式,进而产生宽频带的圆...     

基于集总电阻加载吸波器的紧耦合超宽带天线

基于集总型电阻频率选择表面吸波器,设计一款超宽带紧耦合天线阵列。在天线阵列与地板之间加入两层结构集总型电阻频率选择表面吸波器,改变天线与地板之间的传输特性,有效抑制天线短路零点出现,扩展天线带宽;同时利用天线间强耦合效应,减小天线单元结构尺寸。使用集总电阻和金属环构成的吸波器代替常规阻抗型频率选择表面结构,降低天线阵列设计与加工难度,同时可有效改善天线阻抗匹配。仿真实验表明,通过调节集总频率选择表面吸波器物理结构、加载电阻阻值和天线间耦合电容值等参数,当天线单元驻波比小于3 时,可实现带宽范围达12.6:1 (1.5～19 GHz)的超宽带性能;并在2.2～18.3 GHz 范围内具有驻波比小于2 的良好匹配性能。     

加载调流电感的超宽带紧耦合阵列天线

基于阵列天线依靠阵元间电磁耦合拓展带宽的理论,提出阵元调流电感加载技术,设计一种新型超宽带相控阵天线。相比于一般紧耦合阵列天线,将工作带宽从5 倍频程提高至8. 8 倍频程。通过对天线进行加工与测试,验证其具备良好的波束特性和较高的辐射效率。其结果是该阵列天线可广泛应用于具备侦察、干扰、探测、通信等多功能电子系统。     

一种具有陷波特性的改进型Vivaldi 超宽带天线

为了提高常规Vivaldi 天线低频段前向辐射增益,避免超宽带天线对某些已有频段的影响,提出了一 种覆盖1. 2 ~14 GHz 的具有陷波特性的高增益超宽带端射天线。该天线通过在辐射贴片两侧加载Y 形缝隙,有利 于天线表面电流向槽线汇聚,使天线的辐射特性明显提高。低频部分(1. 2 ~7. 5 GHz)的增益比原始天线提高最多2 dB,通过使用CSRR 结构,实现了对WLAN 应用频段(5. 125 ~5. 825 GHz)的隔离,使该天线具有陷波特性。最终,对 天线实物进行加工和测试,进一步验证了设计的可靠性。     

含有寄生单元的倒F天线分析与设计

提出了在普通倒F天线的两侧和底部同时添加寄生单元的改进倒F天线,该天线与普通的倒F天线相比有更宽的带宽.设计了一个工作于中心频率1.2GHz的改进倒F天线.对该天线的电气特性进行了仿真计算,并对天线主要结构参数对谐振频点和阻抗带宽的影响进行了详细分析.该天线相对带宽达到了33%(VSWR<2),约为普通倒F天线阻抗带宽的4倍,有效地展宽了传统倒F天线的工作带宽,在宽带通信系统中有较好的应用前景.     

一种新型小尺寸三陷波超宽带天线设计

文中提出了一种新型小尺寸具有三陷波特性的UWB天线。所设计的天线基本几何结构由50 Ω馈电线、圆形辐射贴片、缺陷地和一对开口谐振环组成,通过在天线的圆形辐射贴片上内嵌一对Y型贴片、地板上蚀刻出U型贴片和一对开口谐振环实现三陷波特性,天线的尺寸为30 mm×30 mm×16 mm。仿真和测试结果表明,该天线29~107 GHz的频段内回波损耗＜-10 dB,在37~42 GHz、515~5825 GHz和79~84 GHz3个频段内具有陷波特性,分别有效抑制了C频段的卫星系统、WLAN系统和X频段卫星系统对超宽带系统的干扰。在除3个阻带频段外的其余UWB工作频段范围内,有着良好的辐射方向特性和稳定的增益。仿真结果和实验结果表现出了良好的一致性。     

A Double-sided Printed Dipole Array with an Electromagnetic Band-Gap Reflector

Electromagnetic band-gap (EBG) structures have unique properties in controlling the propagation of electromagnetic wave and have been applied to a wide range of electromagnetic devices design. In this paper, a double-sided printed dipole (DSPD) array backed by an EBG reflector is proposed for achieving a low-profile design as well as gain enhancement. Simulation results show that a reduction of more than 55% in antenna height can be obtained by placing the DSPD array over an EBG reflector rather than a perfect electric conductor (PEC) reflector. And the obtained gain of the antenna with an EBG reflector is about 1.9 dB higher than that with a PEC reflector at the operating frequency 2.77 GHz. The EBG reflector can be utilized to reduce a cavity-backed antenna height and enhance the antenna radiation efficiency. The design has a good potential application to antenna arrays with more elements in wireless communication.