新型毫米波宽带圆极化微带天线阵列设计*

提出了一种基于H形缝隙耦合的毫米波方形切角圆极化微带天线单元,对影响其轴比特性的各参数进行了分析,并采用这种新型天线单元设计了4×4毫米波宽带圆极化微带天线阵列.仿真结果表明,该天线阵列阻抗带宽(S11＜-10dB)和轴比带宽(AR＜3dB)分别达到了25.9％(32.2 ～41.8GHz)和20.1％(32.6～ 39.9GHz),与传统圆极化微带天线阵列相比,分别提高9.7％和14.7％,天线阵列最大增益为19dB,在整个轴比带宽内,增益均大于15 dB,副瓣电平及交叉极化电平均较低.     

一种新型Ka频段圆极化微带天线设计

提出了一种Ka频段圆极化微带天线的新设计,采用缝隙耦合馈电方式,通过在接地板开L型缝隙实现天线的圆极化工作。对天线阵列进行了仿真优化和加工实测,仿真和测试结果表明了设计的可行性。天线仿真和实测的相对阻抗带宽分别为3.9%和4.2%,仿真和实测的轴比相对带宽分别为2%和3.5%。天线具有良好的圆极化特性,可应用在卫星通信中。     

一种宽带圆极化微带天线阵的设计与制作

文章利用天线的等效电路模型,分析了展宽天线阻抗和轴比频带的原理.提出了利用Wilkonson功分移相器结合翻转容性馈电结构来展宽微带天线的阻抗带宽和轴比带宽的方法.设计了工作频率为1.268 GHz、轴比小于3 dB的相对带宽为44.4%、在此频带内驻波比小于1.5的天线单元;并利用这样的天线单元组成四元圆形阵列,制作了天线阵,测试结果为圆极化带宽为23.8%,驻波比小于1.5,增益大于8dB.     

一种新型互补结构的宽带圆极化印刷天线北大核心CSCD

设计了一种新型的宽带圆极化微带天线,天线由两个完全相同的矩形微带贴片组成,采用微带线馈电方式为天线的上层微带贴片进行不对称馈电,下层贴片作为天线的部分地。天线从整体上是一个互补结构,根据圆极化产生的原理,在与馈电微带线相垂直的地方,开一条缝隙,产生正交的表面电流,调节天线的主要参数,使产生等幅正交的空间电场分量,从而产生圆极化波。通过增加十字形调谐结构,调节天线高频段的阻抗带宽和轴比带宽。天线在中心频率2.55 GHz处阻抗带宽(S11<-10 dB)为151%(0.8 GHz^4.5 GHz),天线的轴比带宽(AR<3 dB)为82.3%(1.5 GHz^3.6 GHz)。     

LTCC阵列天线单元电磁兼容分析及优化设计

基于LTCC(Low-Temperature Co-fired Ceramic)技术设计了一种工作在Ka波段的圆极化微带阵列天线单元。采用微带馈线与贴片辐射单元非接触、缝隙耦合的馈电方式,在不改变贴片尺寸且无额外匹配网络的情况下实现阻抗匹配和圆极化。使用软件HFSS分析了天线单元关键结构对其性能的影响并对其进行了优化设计。结果表明,优化设计获得了良好的结果,天线单元中心频率为30 GHz,最大增益为5.5 dB,驻波比≤2时阻抗带宽为1.4GHz(约4.7%),轴比≤6 dB的带宽大于600 MHz。     

一种寄生阵列宽带圆极化天线的设计

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研究了寄生贴片切角长度和驱动贴片上的缝隙宽度对天线轴比和带宽的影响。对天线的圆极化方向图进行了仿真。仿真结果表明,在5.5 GHz时实现了右旋圆极化,最大增益为8.1 dBi。加工并测试了宽带圆极化天线,测试结果与仿真结果基本相符,天线实测的阻抗带宽为1.3 GHz,轴比带宽为1.26 GHz。设计的叠层天线具有结构紧凑,装配简单和轴比带宽大的优点。     

一种新颖开槽切角圆极化微带天线单元的设计

为了简化方形切角圆极化微带天线单元的设计流程,提出了一种新颖的开槽切角圆极化微带天线单元形式。利用在微带天线单元上开矩形槽的方法,避免了调试切角圆极化单元的谐振频点和轴比时的反复迭代过程,缩短了调试时间。分析了矩形槽的不同宽度和深度对阻抗和轴比的影响,并通过仿真设计出一款性能良好的微带天线单元。单层微带天线单元仿真的最终阻抗相对带宽(S11 <-10 dB)为2. 05% (1. 980 ~ 2. 021 GHz);仿真的最终轴比相对带宽(AR<3 dB)为0. 50%(1. 995 ~2. 005 GHz)。加工了天线单元实物并进行测试,实测的阻抗相对带宽(S11 <-10 dB)为2. 05%(1. 975 ~2. 016 GHz);实测的轴比相对带宽(AR<3 dB)为0. 50% (1. 990 ~ 2. 000 GHz)。实测结果与仿真结果具有良好的一致性,验证了设计的正确性。     

一种旋转馈电的圆极化微带阵列天线设计

为展宽微带天线的轴比带宽并提高增益,利用旋转馈电方法设计出一种小型化宽轴比高增益的圆极化微带阵列天线。天线由四个微带贴片单元和一个旋转馈电网络组成,每个贴片单元为引入半圆槽的切角矩形,且关于中心旋转对称;旋转馈电网络位于底层介质基板的表面,与四个贴片单元通过四个镀铜通孔相连。利用电磁仿真软件HFSS对天线的性能进行数值计算,阵列天线的-10 dB阻抗带宽为12.3%(4.71～5.33 GHz),3 dB轴比带宽为13.2%(4.67～5.33 GHz),峰值增益在5.2 GHz为9.02 dB。     

基于环形极子的太赫兹超宽带圆极化阵列天线

以方环单极子天线为基础,设计了一种太赫兹频段超宽带圆极化微带阵列天线。提出的新型低剖面环形天线单元由C型结构和改进后的接地结构组成,实现了天线表面电流不对称流动以及电流的最优纵横比,辐射圆极化波;采用2×4天线阵列不仅提高了天线增益,而且增强了其方向特性。仿真结果表明,该阵列天线的阻抗带宽为67.42%(193.86～391.02 GHz),圆极化轴比带宽可完全包含该频段,且在该频段内峰值增益为15 dBi,在太赫兹通信设备中具有广阔的应用前景。     

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。     

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。     

一种宽带宽波束圆极化微带天线的设计

文设计了一款宽带宽波束圆极化微带天线。 天线采用堆叠的双层圆贴片结构,结合四点顺序旋转馈电方式,实现了宽带圆极化辐射性能;在叠层圆贴片周边加载垂直接地金属柱环形阵,利用波束引向作用和等效零模谐振特性,在大带宽范围内实现了半功率波束宽度(HPBW)的有效展宽,并保证宽带宽波束内的圆极化辐射性能。 对天线进行了加工、测试。 实测结果表明,S11 小于-10 dB 的阻抗带宽( 4. 54 GHz ~ 11. 50 GHz)为 87%,覆盖了期望的应用工作频带6 GHz ~ 10 GHz;轴比小于3 dB 的带宽达到了33. 1%(6. 71 GHz~ 9. 36 GHz);HPBW 在6 GHz~ 8 GHz 范围内接近100°,在整个带宽内均超过 75°;除了 9. 5 GHz 以上频段,工作频带内的 6 dB 轴比波束宽度覆盖范围都接近 200°,表明天线在宽带和宽波束内具有良好的圆极化性能。     

一种用于5G MIMO 系统的宽带高增益圆极化天线

为提升5G无线通信系统容量,设计了一款基于V 形缝隙耦合馈电的宽带高增益圆极化天线。该天线采用双层辐射贴片结构,拓展天线的阻抗带宽,并分别在辐射贴片和寄生贴片上刻蚀一对半径不等、位置正交的双圆形缝隙,有效改善了天线的圆极化特性。通过加载平板反射器提高天线的前后比,实现良好的定向辐射。实测结果表明,驻波比小于2的阻抗带宽为53.55% (2.27~3.93 GHz),在半功率波束宽度范围内轴比小于3 dB,轴比带宽为27.38%(2.9~3.82 GHz),在工作频带内实测的天线平均增益达到8.22 dBi。该天线适合作为5G多天线系统中的智能天线单元进行自适应波束赋形。     

5.835 GHz微带阵列天线的设计

为了降低目前电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)系统中存在的邻道干扰、跟车干扰等问题,设计了一种5.835 GHz的微带阵列天线.首先使用对方形贴片切角的方式实现了天线的圆极化,然后通过对4个天线单元运用旋转与相位补偿的方式进行了轴比(axial ratio, AR)带宽的提升,并最终以改进后的4单元作为微带阵列天线的辐射单元.在低旁瓣和高定向方面,本文基于道尔夫-切比雪夫幅度分布的方法进行了不等幅馈电的馈电网络设计.通过大量的电磁仿真,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工和测量.实测结果表明,阻抗带宽为5.67～5.88 GHz,在5.7～5.9 GHz频段内,增益大于15 dB,AR小于3 dB,E面半功率波瓣宽度小于12°,实测结果与仿真结果具有较好的一致性.该天线具有低旁瓣、圆极化、高定向的特点,为ETC系统路侧单元阵列天线提供了一种新颖的天线结构.     

Broadband printed circularly-polarised aperture antenna array for millimetre-wave gigabit applications

A simple and successful design of a printed aperture antenna array is presented in view of high-speed millimetre-wave wireless access applications. The antenna element design is based on a broadband travelling- wave aperture antenna for circularly-polarised radiation. For the antenna array design, the sequential rotation scheme is employed for improving the co-polarised gain and axial ratio. The presented antenna array is designed in the 40?48 GHz band and implemented with a 5mil-thick RT/Duroid-5880 PCB. Promising performances are achieved, including a return loss (,10 dB) bandwidth of 32%, an axial ratio (,3 dB) bandwidth of 25%, and a co-polarised gain (flatness , 3 dB) bandwidth of 32% with a maximum gain of 11dBic.     

Broadband high-efficiency circularly polarized active antenna and array for RF front-end application

This paper presents a broadband high-efficiency circularly polarized (CP) active integrated antenna, and a broadband CP active array at 2 GHz. To realize the broadband CP antenna, a circular patch is aperture coupled by crossed slots in the ground plane, which are fed by an L-shaped microstrip feed line below the ground. The antenna is designed to serve the functions of both a radiator and a harmonics-terminated load for class-E high-efficiency power-amplifier (PA) integration. The broadband CP active antenna is realized by directly integrating the broadband CP antenna with the class-E PA. It achieves a 9% bandwidth (1.84-2.01 GHz) for axial ratio (AR) below 3 dB, and a 12% bandwidth for power-added efficiency (PAE) over 60%. To form the broadband CP active array, four active antenna elements are sequentially rotated, and each element is directly integrated with broadband class-E PA. A low-cost printed-circuit-board technology is employed in fabrication and a pseudomorphic high electron-mobility transistor is used. A peak drain efficiency of 71.5% for the class-E amplifier is measured at 1.95 GHz. The active array achieves a peak-effective radiated power of 39.7 dBm, and PAE is over 50% within a 22.6% bandwidth (1.72-2.16 GHz). The AR is below 3 dB over a 27% bandwidth (1.72-2.26 GHz).