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。     

一种W波段圆极化微带天线研究

研究了不同馈电形式的W波段圆极化微带天线阵列,并采用等幅同相馈电方式以及新型波导到微带过渡结构,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,通过选择合适的介质,以及利用单元间等幅同相馈电,既能有效减小W波段天线的损耗,又能实现圆极化的良好轴比特性.功分网络的合理排布,波导到微带过渡结构亦有利于减小天线损耗.对8×8阵列天线进行实测,S(1,1)小于-15dB的相对带宽为4.3%,轴比小于3dB的波瓣宽度为11°,中心频点94GHz时天线增益为20.6dB,与仿真结果基本吻合.     

一种高增益低旁瓣双贴片微带天线阵

设计了一种可工作于Ku波段的高增益、低剖面的准空气微带阵列.天线阵列整体采用分层的准空气微带结构,每个天线单元采用双贴片单元结构以提高天线增益、抑制交叉极化,最终提高了组阵的效率和增益.在阵列天线中采用台阶式分块馈电,有效地抑制了旁瓣电平.最后通过仿真计算设计并实际制作了64单元阵列天线,实验结果和仿真结果吻合良好,阻抗带宽达到17.54%,中心频率14.25 GHz时增益达到24.5曲,E面旁瓣低于-18 dB,H面旁瓣低于-12 dB.     

基于SP馈电网络的超宽带圆极化天线设计

提出了一种基于顺序相移(SP)馈电网络的宽轴比圆极化微带阵列天线。该天线通过将四个相同的圆形贴片辐射器连接在SP馈电网络的输出端,形成2×2微带阵列天线以实现圆极化性能。为保持馈电网络的紧凑性和圆形贴片辐射器的宽带特性,设计了一种不规则局部接地的方法。为获得天线的定向辐射并提高增益,在介质基板下方7.4 mm处设置一金属反射板。经过HFSS仿真软件优化分析,所提出天线的总尺寸为65 mm×65 mm×8 mm,小于-10 dB阻抗带宽为5～8.6 GHz(52%),3 dB轴比带宽为5.72～8.16 GHz(35%),在圆极化工作频率范围内增益可达10～12 dB。对所提出天线进行实物加工与测试,测试结果和仿真结果较吻合。     

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。     

花纹螺旋结构的倾斜波束圆极化线阵设计

为了提高天线的增益,在阵列天线理论的基础上,设计了一种新型花纹螺旋结构的八元斜波束圆极化直线阵.该阵列以花纹阿基米德(Archimedean)螺旋线为单元,利用微带型Wilkinson功分器实现馈电,通过阵列单元间距的优化,实现了阵列高增益的目的对阵列进行了设计、仿真、加工和实测,实测结果和仿真结果吻合较好,实测表明,该八元直线阵列在30°倾斜角度方向上取得了18 dBi以上的增益,阵列在6.1 GHz时取得了最大增益192 dBi,同时阵列保持了18.75％相对带宽的圆极化辐射特征,在工作频段内阵列的交叉极化分量小于-13 dB.     

LTCC宽频圆极化环形微带贴片天线研究

设计了一种低温共烧陶瓷( LTCC)宽频带圆极化环形微带贴片天线.该天线采用环形辐射贴片结构,在环形内部利用L型匹配支节连接以拓展带宽.通过使用威尔金森功分器加移相器对辐射贴片馈电,使耦合馈电端口的正交电场相位差90.来实现微带天线的圆极化.该天线设计剖面厚度仅2.4 mm.仿真结果显示该天线工作于1.268 GHz时,实现阻抗带宽超过80 MHz,天线的轴比小于1.5 dB且增益达到4.9 dB.实测结果与仿真结果相近.     

ETC用5.835GHz微带阵列天线的设计

设计了一种ETC用低旁瓣圆极化微带阵列天线,应用于电子收费(ETC)的路测单元(RSU)。为实现低旁瓣、圆极化的效果,对2个微带天线单元运用旋转与相位补偿的方法进行轴比改进,并以改进后的2单元作为辐射单元制作了一款基于道尔夫-切比雪夫幅度分布的微带天线阵列。经过仿真与实际测量,该天线具有很好的低旁瓣、圆极化的效果。该天线对于ETC系统以及其他类似的天线系统具有很好的理论与实际意义。     

Ka频段宽带圆极化微带天线

面向Ka频段高通量卫星对天线的需求,设计了一种Ka频段宽带圆极化微带天线.天线单元主要由圆形辐射贴片和缝隙耦合馈电结构组成,通过两个类T形缝隙结合实现宽带圆极化.天线仅有三层金属层,结构简单.仿真结果显示,天线单元的相对阻抗带宽为31.5%(25.1～34.5 GHz),相对3 dB轴比带宽为20.3%(26.5～32.5 GHz).由于单元尺寸较小,不便于对其性能进行验证,因此利用该天线单元组成2×2天线阵列,并进行加工测试.仿真与试验结果表明,天线阵列阻抗带宽以及3 dB轴比带宽可以覆盖25.6～33.1 GHz频率范围,实测结果与仿真结果一致性良好.     

一种LTCC叠层耦合馈电圆极化微带天线的设计

设计了一种低温共烧陶瓷(LTCC)低剖面圆极化叠层耦合微带贴片天线.该天线采用层叠结构,在辐射基板正面采用分形的辐射贴片来降低天线尺寸并拓展带宽;在馈电层基板正面开“十字”槽,在其反面通过使用威尔金森功分器加移相器网络对“十字”槽馈电,使得耦合馈电端口的正交电场相位差90°来实现微带天线的圆极化.该天线设计剖面厚度仅3 mm.仿真结果显示该天线工作于1.268 GHz时,实现阻抗带宽超过60 MHz,天线的轴比小于1.5 dB且增益达到5 dB.     

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。     

64 单元X 波段高增益圆极化微带阵列天线设计

采用双层矩形贴片加切角的结构设计圆极化单元,并将其组成应用于X 波段64 单元高增益圆极化微带阵列天线。天线基板采用Taconic-TRF,介电常数4. 5,厚度0. 81mm,损耗角正切0. 0035。利用Ansoft HF-SS 软件对单元及阵列模型进行仿真优化。通过实际测试,64 单元阵列天线轴比AR<6dB 的带宽500MHz,增益达到21. 2dB,S11 <-10dB 的相对阻抗带宽达到6. 9%,天线具有良好的圆极化和阻抗匹配特性。圆极化天线具有较强的抗干扰能力,可很好地应用于电子侦察、电子对抗等领域。设计的圆极化微带阵列天线为组成更大阵列的天线以及构建相控阵天线提供了单元基础。     

宽带高增益圆极化微带天线与阵列

设计了一副宽带高增益圆极化微带天线,并进行组阵分析。天线中心频率2.6 GHz,通过增加寄生贴片和空气层来提高天线单元的增益和带宽。上下两层介质板上边长不同的切角方形贴片分别激励一个低频与高频的圆极化模,有效地拓宽了轴比带宽。仿真结果表明,反射系数|S11|<-10 dB带宽21.8%,3 dB轴比带宽12.0%,中心频率点增益9.0 dBi。对天线单元进行加工测试,与仿真结果较为吻合。设计了2×4元阵列,并进行了仿真,增益提升至17.5 dBi,3 dB轴比带宽10.4%。     

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。     

Circularly polarised patch antenna array using proximity-coupledL-strip line feed

A microstrip antenna array for circular polarisation (CP) using a proximity L-strip line feed is proposed and experimentally investigated. By placing a cross-slot with unequal slot lengths on the circular patch, circular polarisation can be excited. Also, a sequential rotation technique is adopted for the design of this CP antenna array to widen the bandwidth. The impedance and axial ratio bandwidth values are 78 and 16.15%, respectively. The boresight axial ratio is 0.4 dB at 1.91 GHz     

Single-feed circularly polarized microstrip ring antenna and arrays

An analysis is presented for a microstrip-feed proximity-coupled ring antenna and a four-element array. Interactions between the embedded microstrip feed and the radiating element(s) are rigorously included. Results demonstrate that circular polarization of both senses can be achieved with a ring antenna with proper design of two inner stubs located at angles of ±45° with respect to the feedline. Theory and experiment demonstrate an axial ratio 3-dB bandwidth of 1% and the voltage standing wave ratio (VSWR) <2 bandwidth of 6.1%. The axial ratio bandwidth is typical for a microstrip antenna with perturbations, while the VSWR bandwidth is larger than for the circular or rectangular patch with perturbations. A mutual coupling study between two elements shows that the axial ratio is less than 2 dB for interelement spacing greater than 0.55λ_eff, while the VSWR <2 for all spacings considered. A comparison between theory and experiment is provided for a 2×2 element array. The benefits of sequentially rotating the antenna elements in an array environment are presented. The axial ratio and VSWR bandwidths are both increased to 6.1% and 18% for a four-element array. A single-element antenna with two orthogonal feeds to provide both senses of polarization is demonstrated. The ring antenna is small (D/λ₀=0.325), the substrate thickness is thin (H/λ₀~0.035), and the microstrip feed produces a completely planar antenna system, which is compatible with microwave and millimeter integrated circuits (MICs), and monolithic microwave integrated circuits (MMICs)