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。     

一种新型双频微带反射阵的设计

设计了一种新型双频微带反射阵.该反射阵采用上层为Ka波段阵面、下层为X波段阵面的双层结构,阵列单元由圆与圆环组合单层结构构成.在此基础上,分别选择圆环贴片型和方环缝隙型频率选择表面作为上下两层阵面的接地板,并与传统导体接地板反射阵作比较分析.仿真结果表明:采用频率选择表面作为接地板,不仅使反射阵天线获得较好的双频辐射特性,同时可有效地降低两个阵面之间的相互影响.     

一种超宽带紧耦合阵列天线单元设计北大核心CSCD

针对地面对紧耦合阵列天线(TCA)阻抗带宽的影响问题,设计出一种基于多层电阻型频率选择表面(FSS)的超宽带TCA。通过在天线阵列与接地板之间加载三层阻性FSS,天线短路点得到有效抑制,其阻抗匹配带宽显著增加,最终得到了超过30∶1的阻抗匹配带宽;在45°扫描范围内具有稳定辐射特性;由于阻性FSS的损耗,天线阵列增益有所降低。该天线具有超带宽、体积小、易共形等特点,在超宽带小型化相控阵天线中有良好应用前景。     

超宽带紧耦合阵列等效电路研究

针对紧耦合展宽阵列天线带宽的原理,利用紧耦合阵列天线阻抗的变化规律,研究单元间强耦合与地板共同对天线阻抗的影响;结合已有文献中紧耦合等效电路的特性,提出了一种能够对应天线单元形状与尺寸的紧耦合等效电路模型。该等效电路模型较文献中已有的等效电路模型具有更强的准确性和适用性,能较好地反映天线模型阻抗曲线和驻波曲线,为优化该类天线阵列的前期设计提供了指导方向。     

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。     

阵列天线互耦的矩量法分析

文中采用矩量法分析无限大理想导体板上的偶极子天线.利用分段正弦基函数Galerkin法推导出阵列天线偶极子单元的阻抗及电场分布的公式.采用Matlab编程计算了中心单元馈电,其他单元接匹配负载情况下中心偶极子天线在阵中的方向图.     

用于植入式连续血糖监测系统的双宽频天线设计

为提高植入式连续血糖监测系统的数据传输能力并增加续航时间,设计了一种用于植入式连续血糖监测装置的双宽频天线。辐射单元和地板的材质采用多层石墨烯薄膜,辐射单元通过内外枝节在辐射单元表面弯折从而延长有效电流路径、降低植入式天线的谐振频率、减小天线尺寸。在地板中间增加一个H 形槽可以调节辐射单元与地板之间的能量耦合,在频段内增加谐振点,产生多频特性。详细分析了辐射贴片枝节宽度、H 形槽接地板、天线表面镀不同生物相容材料、石墨烯材料厚度、植入深度等对天线性能的影响。结果表明,设计的天线具有双频、宽带性能,体积为9 mm×9 mm×0.635 mm,ISM 频段带宽覆盖为831~1015 MHz,WMTS频段带宽覆盖1.37~1.58 GHz,辐射效率和增益特性良好,对植入式连续血糖监测系统既能进行无线能量传输,又能进行数据的遥测遥控。     

耦合激励系数及对称振子阵列天线的有源方向图研究

为了深入探讨相控阵天线单元间的耦合对阵中单元方向图的影响,以阵列天线单元S参数为基础,给出了阵列天线单元的耦合激励系数计算公式,利用阵列天线单元间的耦合激励系数分析计算阵中单元的有源辐射方向图.同时利用矩量法分析由偶极子单元组成的阵列,并把阵列中每个单元的感应电流幅度和相位与耦合激励系数的幅度和相位进行比较,二者数据基本一致.矩量法计算的单元有源方向图与本文提出方法的计算结果吻合良好,验证了本文给出的阵列耦合激励系数及阵列天线阵中单元有源方向图计算方法的可靠性.     

LTCC圆极化双层微带阵列天线的设计

利用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺制作以陶瓷作为基板的双层圆极化微带阵列天线。传统设计中,使用柔性基板制作多层寄生微带阵列天线,由于加工精度及基板之间空气层的原因,阵列天线的圆极化特性以及阻抗匹配与仿真结果相差较大。该文采用低损耗高频陶瓷材料设计了应用于X波段的16单元双层圆极化微带阵列天线。通过实际测试,16单元阵列天线具有较好的带宽和圆极化特性,从而验证了LTCC技术可以很好地应用于微带阵列天线的研制。     

相控阵天线的耦合激励系数及盲点研究

为了深入探讨相控阵天线单元间的相互耦合,以阵列天线单元S参数为基础,分别分析了振子形式辐射单元和缝隙形式辐射单元组成阵列的辐射单元之间的耦合关系,并利用天线单元的耦合激励系数分析计算了阵中单元的有源辐射方向图。对阵列中每个单元的耦合激励系数的幅度和相位进行了分析,发现平行排列单元和轴向排列单元的耦合激励系数的相位存在差异,平行排列时激励单元与相邻单元间的相位相差较小,这种差异是阵列产生盲点的主要因素。     

频率方向图复合可重构寄生单极子天线阵列

提出了一种能应用于无线通讯系统的新型介质支撑开关寄生阵列天线.基于八木天线原理,天线可以实现频率及方向图的复合可重构.所引入的开关用来切换不同状态的工作频率并实现方向图的扫描.地支结构用来改善天线的阻抗匹配并展宽频带.测量结果表明:天线阵列可以在保证回波损耗小于-10 dB的情况下完全覆盖1710～1880 MHz、1...     

低剖面渐变槽线天线单元设计

基于有限元仿真软件通过设置周期性边界条件的方法,分析了影响渐变开槽天线单元宽带宽角扫描性能的关键因素。通过在安装天线阵列的反射面上铺覆新型阻抗匹配材料,克服了天线高度对驻波带宽的限制,实现了天线的小型化设计。加工制作了一个20×16天线单元的实验小型面阵,并对其有源扫描驻波进行了测试。实测结果与仿真结果吻合,表明该天线在8GHz～12GHz带宽内±45°扫描范围内性能优异,可广泛应用于宽带宽角扫描相控阵天线系统。     

一种超宽带长槽阵列天线单元设计

针对地面对长槽阵列天线阻抗带宽的影响问题,设计出一种在激励偶极子上实施加载的超宽带长槽天线,其阻抗匹配带宽显著增加,最终得到了超过3. 5:1 的阻抗匹配带宽;在扫描范围内具有稳定辐射特性。该天线具有超带宽、剖面低、易共形等特点,在超宽带小型化相控阵天线中有良好应用前景。     

一种新型宽带双极化低剖面复合式阵列天线

提出了一种利用多种形式的辐射贴片阵元组成的复合式阵列天线。阵元采用了多种形式的馈电方法。部分阵元和馈电微带线直接连接馈电,其他阵元和馈电微带线采用电磁耦合进行馈电。通过优化辐射贴片的形状、对应的馈电方法、辐射贴片连接端的阻抗调节块、阵列单元之间的阻抗调节段,在宽频带内不但获得了良好的阻抗特性,也实现了期望的赋形辐射方向图。测试结果表明,该阵列天线高度小于中心频率的0.06个波长,相对阻抗带宽(驻波比小于1.45)和辐射带宽分别超过23%和17%。     

基于尺寸渐变超表面宽带高增益低剖面天线

设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线,该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。双层超表面由分别印刷在2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点,从而展宽带宽。通过改变超表面天线尺寸结构,分析天线的宽带辐射特性。为获得最佳宽带性能,采用遗传算法优化天线几何参数。制作并测试了一款边长为43.3 mm,厚度为4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。实测结果显示,该天线-10 dB阻抗带宽达到了54%(3.99～6.93 GHz),最高增益达到12.05 dB,在4～6 GHz范围内增益保持在8 dB以上。该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点,适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。     

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.     

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。     

低互耦星载相控阵天线设计

介绍了一款工作于Ku频段的低互耦星载相控阵天线的设计方法, 采用在阵列单元周围加载金属腔体的方式降低阵列单元之间的互耦效应, 从而改善相控阵天线的方向图扫描特性.针对相控阵天线在二维±60°范围内低副瓣波束扫描的特点, 对5×5子阵和16×16阵列进行了研究, 验证了阵列的互耦降低方法的有效性和电性能.研究结果表明:相控阵单元间互耦小于-16 dB, 而相控阵单元在15.1~16.8 GHz电压驻波比小于2, 相对带宽11%;在频率为f₀±500 MHz范围内, E面3 dB波束宽度大于98°, 5 dB波束宽度大于113°, H面3 dB波束宽度大于113°, 5 dB波束宽度大于122°.在仿真设计的基础上, 研制了子阵天线试验样机, 测试结果与设计结果吻合良好, 证明了降低互耦方法的有效性, 天线单元方向图满足在±60°范围内波束扫描的要求, 可应用于相控阵雷达系统.