基于特高频法检测电气设备局部放电的改进Vivaldi天线

为提高检测变电站电气设备局部放电产生的特高频(UHF)信号的有效性,基于超宽带渐变槽线天线理论,在传统Vivaldi天线的侧边增加渐变槽线和谐振腔后,通过仿真及实测发现,改进后的天线工作频段由1.2~3GHz扩展至0.5~3GHz。同时提高了天线的指向性,而保持工作频段上天线相位中心不变。改进后的天线在工作频段上具有更高的增益和灵敏度,在2GHz时增益达到7.9d Bi,平均灵敏度大于12mm。为验证所设计天线效果,在实验室搭建了基于预制缺陷变压器的试验平台,结果表明所设计的天线可以有效检测到局部放电的UHF信号。与传统Vivaldi天线、加脊TEM喇叭天线和螺旋天线相比,改进Vivaldi天线检测灵敏度较高,脉冲时域响应特性更好,利于进一步的信号分析。     

用于雷达隐身设备的低RCS超宽带Vivaldi天线

为了减小雷达探测对导弹、飞机和舰船等隐身设备的威胁,设计了一款低RCS的超宽带高增益Vivaldi天线。通过分析天线在不同频率下的表面电流分布,在不影响天线辐射性能的前提下,采用一种简单有效的改变天线外形的方法,并在辐射臂两侧加载矩形加半圆形的异形结构。这种结构可以减少辐射器表面的散射,从而使单站RCS降低。测试结果表明,所提出的天线工作带宽为4.7～11 GHz,最大增益达到11 dBi,与原始天线相比,在保持良好辐射性能的同时,在工作频段范围内RCS最大缩减为18.5 dB,可以应用于低RCS的隐身系统。     

一种新型超宽带低频小电尺寸天线的研究

本文研究了一种渐变微带缝隙天线和TEM喇叭的混合天线,分析了这种天线的详细结构和设计方法.该混和天线在100 MHz到3 200 MHz的频率范围内驻波比小于1.8,带宽达到32:1.该天线在低频端小于0.12波长是一种点小尺寸天线,尺寸小,质量轻.在全频段内E面H面方向图等化,主瓣无分叉而且非常平滑.另外该混合天线还具有很的低交叉极化和稳定的相位中心.是一种性能优良的超宽带天线,可以应用于紧缩场测试,电磁兼容测试,通信,电子对抗等需要高性能超宽带天线的领域.     

一种基于方向图重构机制的宽带宽视角相控阵天线

本文提出了一款风车形方向图可重构单元及其作为阵元的二维平面宽带宽视角扫描相控阵天线。所提出的单馈方向图可重构单元天线由辐射贴片、直流偏置电路以及宽带人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor, AMC)反射面构成。其中,辐射贴片为馈电结构可重构的四个Vivaldi缝隙组成的风车形贴片,它能够通过改变PIN二极管的通断以实现宽带内四个端射方向上的波束切换。此外,将AMC反射面加载于辐射结构的后端,使得最大辐射方向由原来的端射方向调整为准端射方向,这样有利于单元天线组阵后的扫描波束能够覆盖到侧射方向。对该天线单元及其构建的8×8均匀平面相控阵天线进行了仿真与分析。仿真结果显示,所设计的阵列天线同时具备了宽带宽视角二维波束扫描性能,其在5.4 ~ 6.1 GHz的工作频带内可以实现±60°范围内的二维波束扫描。同时,阵列的增益波动小于4.3 dB,并且具有较低的旁瓣电平。     

宽频带的微带等角螺旋天线设计

为了实现宽频带天线指定方向的高性能辐射，设计了一种宽频带的微带等角螺旋天线。为实现阻抗匹配，天线馈电部分设计了一种指数渐变式微带巴伦结构。经过实物测试参数，结果表明加入了指数渐变巴伦结构后天线实现了良好的阻抗匹配并具有良好的宽频带特性，其工作带宽为1.74～4.82 GHz，回波损耗最低达- 30 dB。同时设计了一个平底型金属反射腔用于反射背向电磁波，在保持宽频带工作特性的同时，使天线具有了良好的单向辐射特性，天线在整个工作频段内的增益均大于6 dB，与传统的螺旋天线相比，具有宽频、定向、高增益的特点，具有一定应用前景。     

特高频天线的局部放电时域特性分析

局部放电时域信号的分析是判断放电类型和严重程度的重要手段,而目前普遍采用频域参数作为特高频(UHF)检测天线特性的评判标准,该方法无法评判天线时域上的脉冲响应特性。文中基于天线互易定理,建立了局部放电UHF天线时域特性测量系统,提出了基于振荡时间、相关系数和首波能量比3种参数的天线时域特性评价方法。对加脊喇叭天线、Vivaldi天线、微带天线和螺旋天线和4种典型超宽带UHF天线的时域特性进行测试,结果表明,加脊喇叭天线和Vivaldi天线具有较好的时域特性,能够最大程度的保留脉冲源信号的特征量。通过模拟局部放电试验验证各天线脉冲响应试验结果,表明加脊喇叭天线和Vivaldi天线适用于在局部放电检测。     

一种应用于近场测试系统的小型化超宽带Vivaldi天线设计

设计了覆盖范围在2.5~11GHz的小型化超宽带Vivaldi天线,该天线用于微波暗室天线近场测试系统。采用在天线两侧开栅栏和尾部加抗流栅栏的方法,将电磁辐射能量集中到缝隙开口的方向,改善了天线的辐射特性,提高了天线的增益,并且天线的尺寸为62.5mm×46mm×1.5mm,实现了小型化。通过仿真软件HFSS对所设计天线进行定量分析,计算了天线的回波损耗、驻波比、方向图等电性能参数,仿真结果满足天线近场测试系统标准接收天线的要求。     

基于通信卫星的非对称圆环毫米波微带天线

针对毫米波微带天线的特点,设计了一种可用于通信卫星的天线.该天线在辐射贴片的顶部开了个渐变的缝隙并在天线体上方放置矩形槽形成耦合,从而达到展宽天线带宽的效果,在天线单元的基础上分析了该天线的阵列形式.采用基于时域有限积分算法的CST三维电磁仿真软件对该设计进行仿真,分析结果表明在设计的工作频带范围内,该天线具有较好的带宽范围和较高的增益,且结构小巧简单,具有较高实用价值.     

天线极化和阵元间距对地铁隧道MIMO性能的影响

在上海地铁隧道环境中对5.6 GHz多输入多输出系统开展了基于伪随机序列的信道测量。通过相关运算获得了子信道冲激响应，分析了不同天线极化和阵元间距对2×2 MIMO信道条件数、等效自由度和信道容量的影响。结果表明，当交叉极化天线的条件数均值约为10时，分别比垂直同极化和水平同极化约低5和8。当交叉极化的等效自由度均值约为16时，分别比垂直同极化和水平同极化约高03和02。当交叉极化的信道容量均值约为58 bit/s/Hz，分别比垂直同极化和水平同极化约高07 bit/s/Hz和08 bit/s/Hz。3个结果都一致表明交叉极化天线有利于MIMO性能的提高。另外，天线阵元间距对于同极化MIMO的信道容量影响较大，而对于交叉极化MIMO的信道容量影响较小，表明采用交叉极化能以较小的阵元间距获取较大的信道容量，这些结果对于地铁隧道狭小空间中减少天线尺寸提升信道容量有参考意义。     

一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列设计

针对现代社会多功能一体化、小型化、轻量化的趋势,并基于前人的研究,提出了一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列.该阵列通过更换介质基板材料,并在天线末端添加金属片的方式,降低天线剖面的同时,保证天线在5.5～21.35 GHz频带内具备较好的性能.仿真结果表明,在边射、45°和55°三种扫描状态下,有源驻波比分别低于2.0、3.0和3.5;端口隔离度大部分低于-15 dB;交叉极化亦能低于-15 dB.在具备较好的天线性能同时,更低的剖面,有利于降低实际工程应用中的成本.     

一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列设计

针对现代社会多功能一体化、小型化、轻量化的趋势,并基于前人的研究,提出了一种更低剖面的平面超宽带模块化天线阵列.该阵列通过更换介质基板材料,并在天线末端添加金属片的方式,降低天线剖面的同时,保证天线在5.5～21.35 GHz频带内具备较好的性能.仿真结果表明,在边射、45°和55°三种扫描状态下,有源驻波比分别低于2.0、3.0和3.5;端口隔离度大部分低于-15 dB;交叉极化亦能低于-15 dB.在具备较好的天线性能同时,更低的剖面,有利于降低实际工程应用中的成本.     

CPW馈电的高隔离度一阻带UWB-MIMO天线设计

针对目前超宽带多输入多输出( ultra wideband multiple-input multiple,UWB-MIMO)天线仍存在的尺寸大、端口隔离不 够高、抗干扰能力弱等缺陷,设计了一款使用共面波导馈电( coplanar waveguide feed,CPW) 馈电的小型化具有陷波特性的 UWB-MIMO 缝隙天线,通过将方形辐射贴片切角来拓宽带宽,两天线单元地板互联,并在天线单元间增加栅栏形解耦枝节来 提高天线的隔离度。 天线尺寸仅为 30 mm × 56 mm × 0. 8 mm。 此外,在方形辐射贴片上刻蚀了开口谐振环( split ring resonator,SSR)结构的 C 形槽,可滤除 WLAN 频段信号( 5. 15 ~ 5. 85 GHz)对 UWB 系统的干扰。 天线的实测结果表明,该天 线工作频段为 2. 73 ~ 10. 71 GHz,端口隔离度小于- 20 dB,包络相关系数 ECC< 0. 01。 实验结果表明该天线适用于 UWBMIMO 通信系统。     

一种双频段方向图可重构的方形天线的设计

提出了一种新型的双频段方向图可重构方形天线。该天线由贴片-槽-方形环及四个带 U 型槽的类喇叭形寄生单元构成。通过改变 U 型槽结构的深度,天线可分别工作在2.45 GH 和5.25 GHz 两个频点。通过控制贴片-方形环-喇叭形寄生单元之间通断,选择相应的寄生单元,天线可分别在θ=45°和θ=90°平面上实现4个方向的定向辐射。该天线在2.42~2.52 GHz 和5.21~5.32 GHz 两个频段上具有较好的定向性,适用于抗干扰性能要求较高的多频点工作的无线通信系统。     

PBG结构圆柱形微带贴片天线的设计与仿真

本文利用光子晶体带隙(PBG)结构的特点,将特殊设计的 PBG 结构应用于圆柱形微带贴片天线中。在同轴线馈电的圆柱形微带贴片天线的介质上蚀刻出按一定规律排列的 PBG 结构,并基于 HFSS 对特殊设计的 PGB 结构圆柱形微带贴片天线和普通的圆柱形微带贴片天线进行仿真和优化,仿真结果表明,按照一定规律排列的 PBG 结构可以有效抑制天线表面波的传播,明显提高圆柱形微带贴片天线的带宽和增益,有效改善圆柱形微带贴片天线的辐射方向图,实现天线性能的优化设计。     

用于检测电晕放电的射频天线的设计与研究*

电晕放电现象在电力系统中频频发生。由于电晕放电会向周围空间中辐射射频电磁波,因此可通过检测射频电磁波来实现电晕放电的检测。设计了两种小型天线来检测电晕放电,分别是矩形螺旋天线和Hilbert天线。通过模拟仿真和分析对比,发现Hilbert天线的发射系数特性更佳,可实现设计要求。通过设计优化得到的最终结构是6阶Hilbert天线,该天线的尺寸为100 mm×100 mm×1.6 mm,具备轻量便携的特点。     

宽带多谐振偶极子天线设计

根据目前无线通信系统发展小型化与宽带化的趋势,设计了一款具有多谐振点的宽带偶极子辐射天线。首先通过特征模理论分析倒T型导体结构得到两个谐振模式;然后在不影响倒T型导体结构谐振特性的前提下,引入寄生谐振偶极子单元;最后在3个谐振模式的电流共同最大处添加集总端口,同时激励3个谐振模式,得到3个谐振点的宽带谐振天线。天线的仿真与实测结果基本吻合,最终的工作带宽为1.8～2.56 GHz (相对带宽为34.9%)。由此,所设计的天线不仅结构简单,且性能方面良好,可广泛应用于无线通信系统中。     

Ka波段低剖面宽频带平板缝隙天线研究

针对传统平板缝隙天线带宽窄,以及常用宽带平板缝隙天线腔体分层数多,剖面高的缺点,设计了一种新型低剖面宽带平板缝隙天线。该设计对传统方案的辐射单元与馈电网络均进行了改进,增加了缝隙间距的同时,通过合理增加调配块达到宽带良好匹配的效果。缝隙间距的增大,使馈电网络同层化设计得以实现,从而降减少了天线分层数,降低了天线剖面。本文对新型平板天线进行了HFSS仿真优化,仿真结果表明,该新型平板缝隙天线相对带宽可达到15%、分层只有2层,具有宽频带、分层少、剖面低的优点,该新型平板缝隙天线可以作为未来平板缝隙天线主要方案。     

弱场自解耦极近距离MIMO天线设计

为了抑制极近距离多输入多输出(MIMO)天线单元间的强耦合,提出了一种将MIMO天线单元的馈电位置邻近排布在激励天线单元电磁场弱场区的解耦方法。其中电磁场弱场区域主要通过改变微带天线的馈电结构产生。为了满足项目特殊需求,首先,设计了一款边到边距离为1 mm(0.011λ₀,λ₀为中心频率3.5 GHz时的自由空间波长)的二单元MIMO天线,仿真和实测结果表明,相比参考天线,利用该解耦方法使MIMO天线在工作频段内的隔离度最大改善了42 dB。进一步地,将改进天线单元沿120°分布构成一款三单元MIMO天线,该天线边到边最小距离仍然为1 mm。实验结果显示在工作频段3.45～3.55 GHz范围内,单元间的耦合抑制大于30 dB;在中心频率3.5 GHz处,测试的最大隔离度为52 dB,且各天线单元的反射系数不受影响。值得一提的是,所提出的解耦方法与传统方法相比,在减少互耦时不需要额外的解耦电路和结构,具有良好的应用前景。     

X波段宽带Vivaldi相控阵天线的设计

为了同时兼顾天线的带宽和尺寸,设计了一副工作在X波段的宽带雷达相控阵天线。由于只考虑雷达一维方向扫描,故采用线性阵列。阵列单元选用开口为指数型的渐变槽线天线,天线单元的尺寸为1.5λ×1.2λmm,阵列单元沿H面排列。仿真结果表明,该天线阵的工作带宽达到20%,增益达到16dB,辐射效率高于90%。分析了天线阵单元间的互耦效应,耦合强度小于-20dB,计算结果与仿真结果具有良好的一致性。     

新型小型化SWB定向天线

设计了一款兼具小型化、超级宽带(SWB)和定向辐射性能的新型单极子天线.该天线通过对辐射板等分切角设计,提高了高频阻抗带宽的同时缩小天线尺寸;采用短路片加载技术,通过在辐射板和金属地之间增加两只短路片拓展了低频带宽,进一步实现天线小型化,结合等分切角设计获得了超级宽带;通过角反射器和倾斜辐射板实现定向辐射.设计并加工制...