一种S波段宽带微带贴片天线阵列的设计

介绍了一种宽带微带贴片天线单元及2元阵列的设计方法,天线工作的中心频率为rl_5OHz（S波段）。天线单元设计中采用口径耦合理论和层叠贴片天线结构,有效增大了天线的阻抗带宽。仿真结果表明该天线阵列实际增益达到11．9dB;在2．27～2．78GHz频率范围内端口驻波比小于2,相对带宽为20．4％;交叉极化电平为-31dB,证明该天线阵具有宽频带、低交叉极化等优良性能。     

应用于1.4 GHz的紧凑型可穿戴阵列贴片天线设计

针对天线可最大限度探测人体深层组织需降低天线的回波损耗和增加带宽性能问题,提出了一种可穿戴阵列贴片天线。该天线尺寸大小为40 mm×40 mm×2.54 mm,上下两层的介质基板厚度均为1.27 mm,添加上层介质基板是为了天线与更深的组织层匹配,将单元贴片天线以2×2的形式集成到单个基板上组成阵列,并用HFSS仿真软件搭建人体组织模型进行仿真。仿真结果表明,单元贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-20 dB,-10 dB处的阻抗带宽为1.384×1.411 GHz,阵列贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-25 dB,在-10 dB处的阻抗带宽为1.383×1.424 GHz,由于天线加工误差导致实物测量时天线的中心频率发生右移,但总体与仿真结果一致。两款天线对比可知阵列天线相较于单元天线的回波损耗更低,带宽更宽。     

S／X双波段双极化共口径天线阵的设计

提出一种S/X双波段双极化共口径天线阵的新设计,以紧凑的三层结构实现了1:3的频率比.X波段采用双层贴片,并在下层贴片上开缝以提高其极化端口间的隔离度.S波段采用缝隙,刻蚀在X波段贴片的地板上,从而减少了阵列层数,简化了天线结构.仿真结果验证了本设计的有效性.X波段的相对阻抗带宽(S11≤-10dB)达15.5%(中心频率为9.6GHz),频带内隔离度大于25dB的带宽为1.2GHz,隔离度最大值达40dB.S波段为单层结构,相对阻抗带宽为5.5%(中心频率为3.3GHz).频带内隔离度优于27dB.试验阵列双波段交叉极化电平均低于-30dB.     

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.     

Ku波段宽带高增益基片集成腔圆极化阵列天线北大核心CSCD

提出了一款应用于Ku波段的宽带高增益基片集成腔(Substrate Integrated Cavity,SIC)圆极化阵列天线。通过引入沿SIC口径面对角线放置的一对半月形寄生贴片和SIC底部馈电纵缝,使SIC中的TM_(211)和TM_(121)谐振模式幅值相等、相位相差90°,产生高增益圆极化辐射。同时,双寄生贴片还引入了一种背腔缝隙耦合振子圆极化辐射模式,扩宽了天线高增益圆极化辐射带宽。在此基础上,设计了一款2×2单元顺序旋转馈电的SIC圆极化阵列天线。阵列天线采用双层基片集成波导顺序相移馈电网络进行馈电,进一步增大了天线的圆极化带宽。综合考虑天线的-10 dB反射系数带宽、3 dB轴比带宽和3 dB增益带宽,测试结果表明,圆极化阵列天线的有效带宽为10.74-13.30 GHz(21.3%),在通带范围内最大增益为14.50 dBi。     

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。     

一种宽带缝隙耦合微带天线

采用"hour glass"形状缝隙设计了一种新型宽带缝隙耦合微带天线,分析了缝隙参数对天线输入阻抗的影响.该天线使用了多层聚四氟乙烯介质,不仅对贴片单元进行了保护,而且增加了天线的机械强度.同时,由于其结构简单,因此便于阵列集成.研究结果表明,该天线相对带宽超过30%(VSWR<2.0),E面和H面交叉极化分别低于-40 dB和-35 dB.     

双频段双极化微带天线阵列设计*

设计了一种双频段双极化的阵列天线。该阵列天线采用多层微带天线形式,七层结构,通过口径耦 合和微带线边馈两种馈电方式实现双线极化,在辐射贴片上方增加寄生贴片以扩展带宽,实现双频段。天线工作在 12.25 ~12.75GHz 及14 ~ 14.5GHz,实测增益18dB 左右,隔离度大于40dB。该天线剖面低,重量轻,可作为子阵组 成更大规模的双频段双极化阵列。     

新型基于PBG结构的宽带高增益贴片天线及阵列技术研究

设计了一种新型基于哑铃型光子带隙(PBG)的宽带高增益E形贴片天线.实现X波段天线单元38.2%的阻抗带宽(VSWR＜2)且频带内增益提高1-2.5 dB.将PBG结构应用于天线阵列,实现了全频带增益的提高,且单元端口互耦隔离度最大可提高5 dB.仿真和实测结果有好的一致性.     

应用于智能交通系统的小型化圆极化微带天线

提出了一种应用于智能交通系统的小型化圆极化微带天线。该天线由一个开缝的方形贴片及围绕方形贴片的两级寄生贴片组成,通过模式解调实现圆极化,并利用寄生贴片增加带宽和提高天线增益。测试结果表明,天线的-10 dB 阻抗带宽为10. 9%,3 dB 轴比带宽为2. 7%,在中心频率5. 8 GHz 处的增益为5. 4 dBi,交叉极化不低于21 dB。天线尺寸为25 mm×25 mm×1. 6 mm,与其它应用于智能交通系统的天线相比,该天线具有更小的平面尺寸。     

微带线馈电的宽带单层贴片天线

微带贴片天线已广泛应用于雷达系统,文中介绍了一种新型背腔式单层微带贴片天线,辐射贴片采用微带线馈电,为增加工作带宽,提供了两种不同的贴片形状,第一种是E形贴片,仿真及测试结果表明,此种单元在驻波比优于2的条件下可实现45%的阻抗带宽,但该单元的波瓣带宽较窄。为抑制交叉极化,通过在E形贴片上开四个槽,得到了第二种改进的E形贴片。该单元可实现14%的频带内驻波比优于1.5,同时交叉极化优于-15dB。对C波段8×16单元实验小阵的测试结果表明,该天线在17.9%的频段内具有良好的交叉极化性能及较高的工作效率。     

基于超表面的低雷达散射截面宽频贴片阵列天线设计

该文设计了一种基于超表面(MS)的低雷达散射截面(RCS)宽频贴片阵列天线。该天线由工作在不同频段的两种开缝贴片天线组成2×4的八元阵,以此实现天线小型化并扩展其带宽,根据相位相消原理,将两种人工磁导体(AMC)以棋盘布阵的方式组成超表面加载到天线阵周围,使其具有低RCS特性。实测和仿真结果表明:加载超表面后,天线工作带宽由5.7~6.2 GHz扩展为5.6~6.6 GHz,相对带宽增大1倍,辐射特性基本保持不变;当平面波垂直入射时,天线单站RCS减缩效果明显,其中,X极化波下3 dB减缩带宽为5.3~7.0 GHz,最大减缩量达31 dB,Y极化波下3 dB减缩带宽为5.8~6.9 GHz。     

一种应用于LTE和5G中频段的宽带双极化基站天线

设计了一款适用于LTE和5G中频段的宽带双极化微基站天线.该天线主要由四部分组成:主辐射器,馈电巴伦结构,反射面和方形寄生贴片.其中辐射面上的圆形连接条产生多个电流路径,并引入额外的谐振点实现了阻抗匹配,同时方形寄生贴片有效扩展了高频段的带宽.实测结果表明,该天线具有50％(2.2～3.65 GHz)的阻抗带宽,反射系...     

一种可用于体域网的小型化超宽带天线设计

基于FR4环氧板,设计了一种可用于体域网的非对称共面波导馈电的超宽带天线。该天线由Y型贴片、梯形地板和三叉戟共面馈线组成。Y型贴片、圆形贴片、三角形贴片实现4~5 GHz的中低频处带宽小于-10 d B的效果,梯形地板和三叉戟共面馈线实现7~14 GHz的高频处带宽小于-10 d B的效果。该天线采用非对称共面波导的馈电方式,具有良好的共面性与高度的集成性,使得天线的总体尺寸更小,辐射贴片的面积为22 mm×21 mm。与以往的小型化超宽带天线相比,该天线具有尺寸更小、带宽更宽的优势。经网络矢量分析仪测试结果表明,该天线在2. 14~11. 32 GHz的超宽带频段内回波损耗小于-10 d B(相对带宽为136. 4%),可适用于2. 4/5. 2/5. 8 GHz无线局域网、3. 5/5. 5 GHz WiMAX、LTE频段38和LTE频段40。同时,该天线距离人体大于5 mm时的比吸收率(SAR)小于2 W/kg,满足国际标准。     

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。     

一种新颖的宽带圆极化单极天线

该文设计了一种新颖的宽带圆极化单极子天线,该天线采用微带馈电模式。天线由C型贴片和改进的地板组成,整个天线尺寸仅为25×25×1 mm3。通过在C型贴片上切角和在地板上增加三角形微扰结构,可以有效增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。该文给出了天线的设计流程,从表面电流分布分析了圆极化天线的工作机理。加工了天线实物,并对其进行了测量。仿真和实测结果表明天线具有超宽的阻抗带宽和轴比带宽。天线的工作频带为4.35～12 GHz(相对带宽为93.6%),3 dB轴比带宽为4.15～11.8 GHz(相对带宽为95.9%)。测量了天线的辐射性能和增益特性,实测结果与仿真结果吻合较好,证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和卫星通信系统中。     

Monolithically Integrated Corporate-Fed Cavity-Backed Antennas

A Ka-band monolithically integrated 4 times 1 corporate-fed cavity-backed patch antenna array is demonstrated in this paper. A single antenna element has four slits introduced to extend the bandwidth to about 8%. Its gain and radiation efficiency are 6.3 dBi and 97%, respectively. A rectangular mu-coaxial line based combining network is monolithically integrated with radiating elements in a slightly modified tile configuration. Specifically, to reduce the array footprint power dividers are aligned along the array axis. Combining network has height 1/2 that of the array and feed lines do not route through the antenna elements. Overall loss of the combining network is 0.5 dB at 30 GHz. Measured reflection coefficient bandwidth and maximum gain of the fabricated 4 times 1 corporate-fed array are 13.7% and 12.73 dBi, respectively. The array is designed and fabricated in a recently developed surface micromachining process known as PolyStrata.     

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.     

A novel amplifying antenna array using patch-antenna couplers-design and measurement

This paper proposes a novel amplifying antenna array using the patch-antenna coupler formed by placing one or two open-ended microstrip lines (coupled lines) near and along the nonradiating edge(s) of a patch antenna. An X-band five-element array with broadside 25-dB Chebyshev radiation is demonstrated. When the input signal is fed to the center element, with most of the power radiating from the antenna, part of it is tapped to the coupled lines, amplified by an FET amplifier, and fed to the next antenna element. This process is repeated after all the antenna elements are fed with suitable power. The amplitude distribution of the fields radiated from the antennas is controlled by the coupling coefficient from the patch to the coupled line, which, in turn, is governed by the coupling length and gap between the patch and line. The measured return loss of the designed five-element array is -27 dB at the center frequency of 10 GHz with 2% 10-dB bandwidth. The radiation pattern possesses a transmitting gain of 15.9 dB, a half-power beamwidth of 17/spl deg/, and a sidelobe level of -22 dB.     

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.