一种小型化宽频带卫星导航终端天线的设计

研究了一种小型化宽频带交叉偶极子结构卫星导航终端天线。天线结构由交叉偶极子臂、耦合贴片和侧面开斜槽的反射腔组成,反射腔的侧面斜槽可调节电流分布,实现了天线宽阻抗带宽、宽轴比带宽和尺寸的小型化。测量结果表明,■dB阻抗带宽实测为0.96～2.12 GHz,轴比≤3 dB的圆极化带宽为1.06～1.84 GHz,在北斗卫星导航系统B1、B2、B3频段中心频率点的实测增益分别为6.07 dBi、5.25 dBi、6.2 dBi。该天线频带宽、结构简单,不需要复杂的圆极化馈电网络,适合批量生产。     

侧面加载金属带的宽频带卫星导航天线

文中提出了一种应用于卫星导航的宽频带天线,其由一对交叉偶极子臂、侧面加载金属带和底部接地面组成.采用侧面加载金属带可以有效提升轴比（axial ratio,AR）带宽和阻抗带宽,并且有效减小天线尺寸.实测结果表明|S11|≤-10 dB的阻抗带宽为1.06～2.01 GHz,AR≤3 dB的AR带宽为1.11～1.95 GHz,在北斗B1、B2和B3中心频率处的增益分别为4.62 dBi、5.34 dBi和5.21 dBi.本文提出的交叉偶极子天线不需要复杂的馈电网络,具有天线结构简单、体积小、工作频带宽等优势,可较好地应用于北斗卫星导航终端设备中.     

小型化双频圆极化天线设计

为减少多径损耗、抗极化失配并同时满足无线设备对小型化、多频段的需求,提出了一种小型化、宽轴比的双频圆极化天线。天线采用相对于馈线不对称的矩形接地板,实现Wi-Fi(5.15～5.35 GHz)频段圆极化辐射。在此基础上,通过对接地板进行切角处理并刻蚀两个宽度不等的L形缝隙,在不改变天线尺寸的情况下产生低频谐振频率,使天线同时工作在UHF(840～960 MHz)频段,并具有小型化特性。通过在接地板上加载两个高度不等的矩形枝节以及在圆形辐射贴片上刻蚀臂长不等的斜十字形槽,拓宽低频轴比带宽并降低两个频段的轴比值,实现宽轴比的双频圆极化辐射天线。天线最终尺寸为60 mm×60 mm×1.6 mm。仿真与测试结果表明：天线的相对阻抗带宽分别为62.6%(0.79～1.51 GHz)和34.1%(3.84～5.42 GHz),3 dB轴比带宽分别为108.1%(0.34～1.14 GHz)和7.2%(5.08～5.46 GHz),具有良好的辐射特性,可应用于UHF和Wi-Fi频段。     

低剖面可承载UHF/L双频共口径圆极化定向天线

为了满足毫米波高密度、宽角扫描共口径相控阵天线对高性能、紧凑型天线单元的需求,提出了一种宽带Ku/Ka共口径天线单元设计方案. Ku频段双极化天线采用“十”字形贴片作为辐射体,一对正交放置的缝隙用于激励两个正交工作模式. Ka频段天线为探针馈电的磁电偶极子天线,加载的4个小贴片起调节匹配和方向图的作用. 同时,Ka频段天线对Ku频段天线起寄生加载作用,在有效降低Ku频段天线谐振频率的同时扩展阻抗带宽. 仿真结果表明,Ku频段天线水平和垂直极化分别工作在14.4~17.6 GHz和14.4~17.4 GHz,−10 dB阻抗带宽分别为20% 和18.7%;Ka频段天线工作在30~40 GHz,−10 dB阻抗带宽大于28.5%,测试结果与仿真结果吻合良好. 所提出的共口径天线单元具有尺寸小、带宽宽的特点,其横向尺寸为8.5 mm×8.5 mm（0.45λ×0.45λ,λ为Ku频段中心频率16 GHz对应的波长）. 本文为高密度、宽角扫描共口径相控阵天线提供了新颖的天线单元设计方案.     

一种宽带高低仰角增益的卫星导航终端天线

研究了一种宽频带高低仰角增益的卫星导航终端天线。天线由两对交叉偶极子天线臂、馈电网络和栅栏状反射腔组成;两对交叉偶极子臂分别位于水平面上和垂直面上,形成对上半空间各仰角方向上增益的有效贡献;馈电网络实现交叉偶极子馈电相位相差90°,满足天线的圆极化辐射;栅栏状反射腔实现天线的定向辐射和辅助调整天线的带宽和低仰角增益。分析了典型参数变化对天线性能的影响,测试结果表明,天线|S11 |≤-10 dB 的阻抗带宽1.330~1.810 GHz、轴比小于3 dB 带宽为1.54~1.66 GHz 和在1.561 GHz、1.575 GHz、1.602 GHz 频点10°低仰角最大增益分别为0.35 dBi、0.21 dBi、0.1 dBi。该天线具有高低仰角增益,尺寸小,频带宽的特点。     

单馈点宽带圆极化交叉偶极子天线

基于传统交叉偶极子天线,设计了一款应用于全球定位系统(GPS)的宽带圆极化天线。该天线用一个50 Ω的同轴线给交叉偶极子馈电,通过一对四分之一空置印刷环使振子臂之间形成90°相位差以产生圆极化辐射。为了拓展阻抗带宽和轴比(AR)带宽,在耦合贴片上进行切角、开缝处理。Ansoft HFSS仿真结果显示,阻抗带宽(|S11|<-10 dB)为66.7%(1.141~2.283 GHz),3 dB轴比带宽为33.3%(1.347~1.885 GHz)。在工作频段内最大圆极化增益为8.2 dBi,圆极化特性良好,实现了带宽展宽的目的。     

一种极化可重构的开口环缝微带天线

基于互补开口谐振环的结构设计了一种新型的极化可重构天线。与传统的180°对称开口谐振环不同的是采用90°夹角的开口结构,通过控制开口的状态,能够实现2. 6GHz 频率的左右圆极化和2.4GHz 线极化的转换。当天线左右开关状态不同的时候,天线的结构非对称,可将天线看做变形的开口谐振环,其能够实现圆极化;当天线左右开关都处于开的状态时,天线可以看做是双环缝微带天线,实现线极化。2.6GHz 的左右圆极化的3dB 轴比带宽为100MHz,-10dB 阻抗带宽2.20～2.80GHz(600MHz),2.4GHz 线极化的阻抗带宽是2.1～2.55GHz(450MHz),适用于无线移动通信。     

双频带巴伦馈电的宽带双频印刷偶极子设计

研究一种巴伦馈电双频印刷偶极子天线。为了使印刷偶极子天线工作在WLAN 频段,H 形状的缝隙开在偶极子两个臂上。优化无巴伦馈电的辐射单元,使得天线在回波损耗小于-10 dB 的情况下工作在2.4 GHz (2180-2750 MHz)和5.2 GHz (5040-5480 MHz)。为了展宽带宽,本文设计了一种改进的Marchand 巴伦,它能提供两个谐振点以增加阻抗带宽。通过优化辐射单元和双频带巴伦,设计了工作在2150-2750 MHz 和5050-6230 MHz 的印刷偶极子天线。设计公式在文章中已经给出,计算和测试结果吻合得很好。     

一种新型极化可重构微带天线

利用互补开口谐振环(CSRR)结构提出了一种新型极化可重构微带天线。将CSRR 和一个PIN 二极管开关加载在天线的地板上,通过控制二极管开关的状态,可以实现左旋圆极化和线极化之间的切换,无需额外的偏置电路。利用仿真软件分析了CSRR 的尺寸和位置对天线圆极化特性的影响。所设计的天线工作在5. 8GHz 频段范围,测试结果与仿真结果吻合较好。实验结果表明,在圆极化状态下,中心频率5. 77GHz,-10dB 阻抗带宽约360MHz,最小轴比为1. 5dB,3dB 轴比带宽为80MHz;线极化状态下,中心频率5. 72GHz,-10dB 阻抗带宽约200MHz。天线增益均为6dB 左右,具有良好的方向性,可用于现代无线通信系统中。     

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%。     

应用于北斗和GPS的双频小型圆极化微带天线

介绍了一款能同时应用于北斗卫星导航系统B₃频段(1 268 MHz,±10 MHz)和全球卫星导航系统(GPS)L₁频段(1 575 MHz,±2 MHz)的双频小型圆极化微带天线,并通过叠层技术实现了天线的双频工作性能。采用相对介电常数为9.7的介质材料和表面开槽技术减小了天线尺寸,达到了小型化的要求。通过切角的方法实现了天线的右旋圆极化工作方式。同时,利用基于有限元法的HFSS仿真软件对天线进行了参数仿真和调试。仿真结果表明,在B₃频段天线具有2.2%的阻抗带宽(VSWR<2)和0.5%的3 dB轴比带宽,在L₁频段天线具有3.1%的阻抗带宽(VSWR<2)和0.5%的3 dB轴比带宽。天线仿真结果满足北斗和GPS指标要求,因此具有良好的应用前景。     

一种双频双圆极化共面波导馈电缝隙天线

一种新型加载两个开口环形接地导带的双频共面波导（CPW）馈电缝隙天线,被提出来实现双旋向圆极化辐射。从天线信号带伸入槽隙的水平矩形调谐短截线用于改善频带内的阻抗和轴比。对天线进行仿真和实物测量。实验结果表明,该天线的10 dB 回波损耗阻抗带宽分别是,在1.55 GHz 频段为27.69％（1.4~1.85 GHz）,在2.55 GHz频段为26.17％（2.075~2.7 GHz）。在1.55 GHz的频段和2.55 GHz频段所测量的3 dB轴比带宽分别是20.51％（1.4~1.72 GHz）和13.44％（2.36~2.7 GHz）。其辐射极化方向分别是低频段右旋圆极化和高频段左旋圆极化,天线在两频段内的峰值增益分别是3.69 dB和3.81 dB。实物测试结果与仿真结果基本吻合。     

宽频带圆极化缝隙螺旋天线的设计

研究了一种宽阻抗带宽和宽圆极化轴比带宽的缝隙螺旋天线。天线印制在由FR4 介质基板构建的 方形柱状结构的内外表面,两组长短不同的缝隙螺旋臂印制在介质基板外表面并延伸至天线顶部;一条弯折的微带 线作为馈电网络印制在介质基板内表面,通过对各缝隙耦合馈电,实现天线宽阻抗带宽和轴比带宽。实测结果表 明:天线尺寸为0. 111λ0 ×0. 111λ0 ×0. 221λ0(λ0 为北斗B2 中心频率1. 207 GHz 对应的自由空间波长),S11 ≤ -10 dB 的阻抗带宽为1. 158~1. 778 GHz,轴比≤3 dB 的圆极化带宽为1. 133~1. 918 GHz。该天线采用缝隙螺旋结构,通过 简易的馈电网络实现天线小型化和宽频带特性,在卫星导航系统中具有较好的应用前景。     

卫星导航终端小型化开口缝隙螺旋天线

研究了一种小型化卫星导航终端开口缝隙螺旋天线。天线主体为四条宽度渐变的开口缝隙螺旋臂,蚀刻在外表面覆铜的介质基板围成的方型结构上,由印制于介质基板内表面的微带线结构馈电网络进行耦合馈电;馈电网络由底面回形结构和侧面逐渐向上变宽的折形结构组成,使用同轴线接头在天线底部对其馈电。天线总体尺寸为26 mm×26 mm×29 mm,实测结果表明：|S₁₁|≤-10 dB的阻抗带宽为7.88%(1.523 GHz～1.648 GHz),轴比≤3 dB的圆极化带宽为20.26%(1.490 GHz～1.826 GHz),在北斗B1频段中心频率(1.561 GHz)、GPS L1频段中心频率(1.575 GHz)和GLONASS L1频段中心频率(1.602 GHz)处增益分别达到3.33 dBi、3.18 dBi和2.79 dBi。该天线采用开口缝隙螺旋结构,通过简单的馈电网络串行耦合馈电实现天线的圆极化,在较小尺寸情况下实现了较宽的带宽和较好的增益。     

一种新型圆极化UHF通用型RFID读写器天线

面向超高频(UHF)通用型射频识别(RFID)读写器天线的应用需求,设计了一款完全覆盖全球UHF(840-960MHz)频段的RFID圆极化读写器天线。天线采用平面缝隙贴片结构,以共面波导(CPW)馈电方式实现宽频带圆极化特性。测试结果表明,天线的阻抗带宽为735-1014MHz(S11<-10dB),相对带宽31.9%,并且在840-960MHz频段内S11<-20dB,3dB轴比带宽为838-1134MHz,相对带宽30.0%,工作频带内有大于3.5dBi的平坦增益。仿真结果与测试结果基本吻合,天线结构精简,易于加工,满足全球UHF RFID读写器天线的应用需求。     

一种小型化双频天线的设计与分析

提出了一种小型化宽频带双频天线的设计。该天线由一个E形微带贴片和一个偶极子天线组合而成,产生高低2个频率,且低频段带宽可控。仿真的-10dB阻抗带宽分别为83MHz(2.4～2.485GHz)和812MHz(5.1～5.912GHz)。能够覆盖IEEE802.11b/g(2.4～2.483GHz)和IEEE802.11a(5.15～5.825GHz)工作频段,并对仿真结果进行了分析。同时给出的设计双频段宽带小型化天线的方法,可以对高低2个频段分开设计,对工程实践有一定的指导意义。     

一种新型宽带宽波束圆极化微带天线的设计

设计了一种新型的用于卫星通信的三馈宽带圆极化微带天线。天线在1500~1900 MHz频带内实现圆极化辐射。馈电网络采用三功分馈电,增加了轴比带宽和宽角轴比带宽;网络和附加的寄生贴片展宽了阻抗带宽;延伸天线介质衬底增大了波束宽度。实测结果表明:天线电压驻波比(VSWR)小于2的带宽达到62.5%,轴比(AR)小于3 dB 的带宽达到33%,实现了天线宽带宽波束性能。     

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。     

一种用于笔记本电脑的双频段八天线系统

提出了一种应用于笔记本电脑的双频段八天线系统.该八天线系统由一个四天线系统、两个双天线系统和两个T形谐振带构成.在分析了四天线系统和两个双天线系统的耦合机理后,提出了减小耦合的方法.实测结果表明:天线样品在2.4-GHz无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)频段的-10 dB公共阻抗带宽为90 MHz(2.4～2.49 GHz),在5.2/5.8-GHz WLAN频段的-10 dB公共带宽为0.9 GHz(5.15～6.05 GHz),其中在5.15～5.19 GHz频段内的反射系数为-9.5～-10dB;八个天线单元在2.4/5.2/5.8-GHz WLAN频段内的互耦均低于-15 dB;在2.4-GHz和5.2/5.8-GHz WLAN频段内的增益分别高于2.7 dBi和3.3 dBi、效率分别高于53％和65％.根据实测三维辐射方向图计算了八天线系统的包络相关系数.