基于背腔结构的瓦片式两维有源相控阵天线

本文提出了一种低剖面宽带平面相控阵天线,该天线工作于X波段并且具有两维宽角扫描特性.采用了瓦片式子阵模块为集成架构,并且以背腔结构的多层微带天线作为阵列单元.基于仿真设计结果,加工了一个8×8平面相控阵样机.实测结果表明,所提出的阵列在8～12 GHz频率范围内,H面最大扫描角为±45°、E面最大扫描角为±30°.因此...     

渐变槽线天线的参数分析与设计

研究了渐变槽线宽带宽角扫描天线阵列的关键参数进行了研究,提出了2种新的改善扫描驻波的方法对渐变槽线天线的研究.一是天线单元内部的结构参数,包括带状线开路段、圆形槽谐振腔、槽指数率、槽长度;另一个方面是阵列中的排布,包括阵列栅格距离、栅格形状.仿真分析借助HFSS进行,最后给出了结果,带宽大于3:1,E面H面扫描角大于45°.     

Ku频段宽带相控阵天线技术研究

阵列天线易于实现高增益、波束扫描及波束赋形等功能,成为现代无线通信、导航、雷达等信息系统收发信号的主要手段。为满足高速率、广覆盖、多功能等发展需求,现代无线信息系统要求阵列天线具有宽工作带宽、宽角波束扫描能力及平面化、低剖面等特性。为此,文中以Ku频段、低剖面、宽频带相控阵天线为研究方向,基于微带天线宽带化技术、L型探针耦合馈电技术及加载等效腔体结构,开展微带天线的宽带化和相控阵天线的宽角扫描技术研究。文中提出了一种基于L型探针耦合馈电结构的具有宽带、宽角扫描能力的8×8阵列天线。实测结果表明,在VSWR<3时,在13.0～18.0 GHz阻抗带宽内(相对带宽为32.3%),该阵列天线在E面和H面均可实现±60°的扫描覆盖范围。实测结果和仿真结果具有较好的一致性。     

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.     

X 波段宽带宽角扫描相控阵天线的设计

设计了一种X波段宽带宽角扫描相控阵雷达系统的小型阵列天线,该天线采用Vivaldi 天线做为阵列单元。在考虑阵列单元间的互耦效应下,仿真设计了9*9 小型阵列天线,使该阵列天线在相对带宽达40%下的有源驻波系数小于2,其有源单元方向图E面、H面的波瓣宽度分别达到120度、110度以上。对9*9天线阵的实物进行了加工与测试,测试结果说明了该阵列天线具有良好的宽带宽角扫描特性。因该天线结构简单,重量轻,在相控阵雷达天线中有很大的应用价值。     

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.     

一种毫米波双频共口径波束扫描阵列天线

本文提出了一种应用于卫星通信系统的高增益，宽扫描角度的毫米波双频共口径波束扫描阵列天线。该阵列天线由八个连续横向切向节（CTS,Continuous Transverse Stub）辐射枝节，平行板波导（PPW,Parallel Plate Waveguide）功分馈电网络以及一种高性能双工器组成。基于CTS技术来设计全并馈的宽频带，高增益辐射结构;一种高性能双工器用于支持阵列天线双频共口径工作。由HFSS仿真结果表明，在20GHz和30GHz时天线最大增益分别超过25.2dBi和28.4dBi，并且在增益掉落3dBi内，该天线在20GHz和30GHz均能实现H面±40°的宽角度扫描。     

一种宽波束相控阵天线单元

对于宽角扫描相控阵天线,天线单元的宽波束特性是保证相控阵天线宽角扫描的前提条件。该文介绍了一种在E面和H面都具有宽波束特性的U形贴片相控阵天线单元。用腔模理论分析了该天线单元,并用HFSS8.0仿真软件对该天线单元进行了有效的优化。对加工的天线单元作了测试,结果显示测试值与仿真值吻合较好。实测波束宽度在E面和H面都达到110°,验证了该天线单元的宽波束特性,说明其适用于二维宽角扫描相控阵天线。     

一种宽带低剖面动中通天线的设计

设计了一种宽带低剖面动中通天线。该天线采用长宽比为4:1的阵列结构,阵列单元由加载金属栅格的二联装角锥喇叭天线、正交模耦合器和H-T波导功分器组合构成。在此基础上,通过合理利用空间分布,设计两套由E面及H面波导功分器混合组成的低剖面馈电网络,并与阵列单元作级联。仿真结果表明:天线的工作带宽可达到30%,且具有较好的双极化收发共用特性,同时天线结构紧凑,剖面较低。     

一种集成监测网络的天线阵列一体化设计

针对数字阵雷达中天线阵列与监测网络独立而导致电缆或者接插件较多的问题,设计了一种集成监测网络的天线阵列。采用缝隙耦合,实现天线阵列和监测网络的一体化设计,其具有单元级监测、高集成和高可靠性等优点。在2.8~3.2 GHz带宽内,天线单元以及监测网络总口VSWR均小于1.5;天线单元两维3 d B波束宽度θE!θH=95°×120°;监测网络总口到天线单元的插损幅度为-40 d B±1.5 d B,插损归一化相位为±10°。该设计能够很好地满足数字阵雷达宽角扫描以及内检测校正等使用要求。     

平面相控阵天线极限扫描空域分析

基于平面相控阵天线单元间距由设定的扫描空域中不出现栅瓣条件确定，分析了在选定矩形栅格和三角形栅格的阵列单元间距后，平面相控阵天线的极限扫描空域，揭示了相控阵天线尚未被充分利用的扫描资源。     

基于抛物面反射器馈电的多波束CTS阵列天线设计

本文设计了一种工作于Ku频段的多波束连续横向枝节（CTS）阵列天线,该天线通过切换馈电端口实现多波束扫描。该天线主要由抛物面反射器波束成形网络（BFN,beamforming networks）以及CTS辐射枝节两个部分构成,结构简单,采用PCB（印刷电路板）工艺制作。其中抛物面反射器波束成形网络包括基于SIW的H面扇形馈电喇叭以及抛物面反射器平面波转换结构;辐射部分为串馈CTS天线,通过预偏20°实现H面正方向波束扫描。天线工作在12.5GHz,通过改变馈电喇叭可实现0°-60°的大扫描角度。     

一种三单元新型宽波束扫描电控无源阵列天线

通过电抗加载来控制方向图主瓣指向的天线称为电控无源阵列天线,简称ESPAR天线.提出了一种三单元H形缝隙耦合馈电贴片ESPAR相控阵天线,该天线通过分别改变加在两侧寄生辐射贴片馈电端的直流控制电压来改变相应的电抗加载值,从而使其实现宽波束扫描.给出了该天线的详细分析,以及电磁仿真结果,结果表明,该天线在H面上能实现-30°～30°的宽波束扫描.     

基于PIN管的波束可重构双频反射阵列天线

利用PIN管实现反射阵列天线单元补偿相位的改变,使得反射阵列天线完成快速的双频宽角度电子波束扫描。天线结构为12×12反射天线阵列,通过在天线单元上添加PIN管,并编程控制PIN管的导通截止,可进行反射阵列天线双频宽角度电子波束扫描。仿真和实验表明,反射阵列天线在3.82 GHz和4.52 GHz均可实现±45°波束扫描,实测3.82 GHz增益为10 dB左右,4.52 GHz增益为13 dB左右。     

基于电磁超表面的宽角扫描相控阵天线

提出了一种基于电磁超表面的宽角扫描相控阵天线设计。其工作频率为19.6～21.2 GHz,扫描角度为二维±60°,相控阵天线单元为介质加载的波导口形式。为改善该相控阵的宽角匹配和辐射特性,用基于PCB工艺的电磁超表面替换常规的介质锥匹配结构。相控阵天线单元的仿真结果表明,超表面相控阵天线的有源反射系数更低。小规模阵列辐射特性的仿真结果表明,在±60°扫描角度范围内,超表面相控阵的最低增益相比常规相控阵提升了0.6 dB。中等规模阵列辐射特性的实测结果表明,常规相控阵在0°方位面扫描到60°时,辐射方向图会发生较大变形,天线辐射增益明显下降,而超表面相控阵的方向图仍保持完好,天线增益下降明显改善。上述仿真和实测结果证明,电磁超表面技术在改善相控阵天线宽角扫描特性方面可以发挥重要作用。     

Ku波段宽角扫描圆极化微带阵列天线设计

提出了一种三馈电圆极化微带天线。天线馈电网络采用一分三功分馈电,实现微带贴片天线的圆极化辐射,增加方向图的旋转对称性。用该天线作为阵列单元,采用顺序旋转布阵技术组成一个3×4阵列,有效地改善了阵列天线的增益扫描特性。研究了该阵列天线波束扫描时的辐射特性和极化特性。仿真结果表明:阵列天线在中心工作频率处能实现俯仰60°的扫描,在扫描范围内增益大于11.9 d Bi,轴比小于2 d B。     

基于SICL的宽频带毫米波多波束阵列天线设计

为实现第五代移动通信技术(5G)毫米波阵列天线的多波束扫描,提出了一种基于基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line, SICL)的宽频带毫米波多波束阵列天线。多波束阵列天线主要包括基于SICL的宽频带毫米波罗特曼透镜和基于SICL馈电的宽频带磁电偶极子天线,罗特曼透镜腔体采用平板波导结构,移相段采用非色散结构SICL,设计了一种平板波导透镜腔体和SICL移相段的宽频带匹配结构实现宽频带罗特曼透镜。采用SICL耦合馈电的宽频带磁电偶极子天线作为多波束阵列的辐射单元,易于直接与基于SICL的罗特曼透镜连接使用,可实现宽频带波束扫描。基于此设计了一种7个波束端口、9个阵列单元的宽频带多波束阵列天线。仿真结果表明,该罗特曼透镜的-10 dB阻抗带宽约为42%(20.5～31.5 GHz),磁电偶极子天线的-10 dB阻抗带宽约为45%(20.5～32.5 GHz),组成的多波束阵列天线在20.5～31.5 GHz(约42%)频带内可实现±30°的波束扫描,天线结构简单紧凑、剖面低、易集成且能实现宽频带波束扫描,适用于5G毫米波通信。     

一种低成本星载宽角扫描相控阵天线设计

设计了一种工作于X频段的星载圆极化相控阵天线。相控阵天线单元的馈电探针与连接器进行了一体化设计,消除了焊点,提高了阵面的可靠性;同时阵列单元周围加载金属腔体结构,降低了单元间的耦合,展宽了天线波束,提高了阵列的扫描增益;阵面为全金属结构,可实现相控阵的均温性与内部热量的辐射,阵面自身具有较强的空间抗辐照能力,同时也能对相控阵内部的有源器件提供良好的辐照屏蔽。相控阵有源组件和合成网络采用瓦片架构,具有轻量化和低剖面的特点。所设计相控阵天线具有±60°宽角扫描能力和4%的工作带宽。     

一款具有稳定扫描波束分辨率的宽视角相控阵天线北大核心CSCD

基于自适应稀疏阵的结构,提出了一种具有宽视角与稳定扫描波束分辨率性能的相控阵天线。阵列单元是可以在相同谐振频率下实现TM;和TM;两种模式共同工作的单激励圆环贴片天线,其具有140°的半功率波束宽度,这种宽波束辐射效果能够较好地拓展相控阵天线的扫描范围。基于此单元构建了一个35元线阵,对其波束扫描分析发现在限定增益波动小于2 dB的条件下阵列扫描范围可以达到-70°~+70°,但主瓣波束宽度随着扫描角度的增加而增大。为解决这个问题,引入了自适应稀疏阵的概念,并采用基于互耦补偿矩阵的迭代快速傅里叶变换(Iterative Fast Fourier Transform,IFFT)技术进行自适应稀疏阵的优化设计。结果表明,所提出的基于自适应稀疏阵结构的35单元相控阵天线在-60°~+60°扫描范围内增益波动始终小于1.5 dB,波束宽度波动小于1°,且峰值旁瓣电平基本保持在-20 dB以下。相较于均匀周期阵列,所提出的自适应稀疏相控阵天线能够在实现低旁瓣宽视角扫描的同时,有效提高天线在宽角度范围内扫描波束分辨率的稳定性。     

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.