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.     

宽频带宽角域扫描的圆极化相控线阵设计

针对传统相控阵工作频带窄、圆极化波束扫描角度小的问题,设计了一款宽波束天线单元以及1×6相控线阵。采用叠层贴片技术展宽天线的阻抗带宽,设计新型的三维地结构拓展天线的波束宽度,利用介质匹配层技术改善天线在低仰角区域的阻抗匹配,并通过双点馈电实现圆极化辐射。仿真与实测结果表明,天线单元的3 dB波束宽度在4.3~5.6 GHz的频带内均大于115°。天线阵列在4.5~5.3 GHz的频带内,主波束的最大扫描范围为-57°~58.5°,其3 dB波束覆盖范围达到185°,在主波束的扫描范围内轴比小于6 dB,具有良好的宽频带宽角域的圆极化扫描特性,在卫星通信、移动基站等领域有广阔的应用前景。     

圆极化微带阵列天线的设计

研究了圆极化微带阵列天线的设计方法。重点讨论了用双馈电正方形单元天线实现圆极化、高增益阵列天线的实现方法,并利用Ansoft HFSS 软件进行仿真分析,仿真结果显示,在工作频带内天线增益>13 dB,驻波<1.3,方向图E面波瓣宽度>33°,H面波瓣宽度>33°。     

5.835 GHz微带阵列天线的设计

为了降低目前电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)系统中存在的邻道干扰、跟车干扰等问题,设计了一种5.835 GHz的微带阵列天线. 首先使用对方形贴片切角的方式实现了天线的圆极化,然后通过对4个天线单元运用旋转与相位补偿的方式进行了轴比(axial ratio, AR)带宽的提升,并最终以改进后的4单元作为微带阵列天线的辐射单元. 在低旁瓣和高定向方面,本文基于道尔夫-切比雪夫幅度分布的方法进行了不等幅馈电的馈电网络设计. 通过大量的电磁仿真,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工和测量. 实测结果表明,阻抗带宽为5.67～5.88 GHz,在5.7～5.9 GHz频段内,增益大于15 dB,AR小于3 dB,E面半功率波瓣宽度小于12°,实测结果与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有低旁瓣、圆极化、高定向的特点,为ETC系统路侧单元阵列天线提供了一种新颖的天线结构.     

一种S 波段印刷四臂螺旋天线的分析与设计

本文主要分析了一种S 波段的印刷四臂螺旋天线。并设计了一宽波束右旋圆极化介质加载的印刷四臂螺旋天线, 馈电网络采用的是具有两级隔离电阻的威尔金森功分器。该天线的仿真结果与实测结果吻合良好。仿真和实物测试结果表 明,该天线在3.05GHz-3.45GHz 工作频率范围内,具有较好的心形方向图、3dB 波瓣宽度达到160°、全方位角的增益大于 -2dB,轴比小于5dB,驻波比小于1.4。通过机电一体化设计,该四臂螺旋天线具有良好的电气性能,成本低。     

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。     

一种低方向性的球形共形全向天线阵列设计

传统的球形共形天线阵列馈电网络复杂,每个天线单元需要单独馈电和控制相位,导致天线阵列效 率较低。文中提出了一种采用口径耦合馈电的单馈球面共形全向天线阵。为球形天线阵列设计了一个1 分30 的馈 电网络且直接集成在了阵列内部。这样可以通过一个端口给所有的天线单元馈电,从而降低了馈电的复杂度,提高 了天线效率。阵列的方向图在x-y 平面上是全向的。x-y 平面的增益变化小于1 dB,x-z 平面的半功率波瓣宽度约为 120°,实现了比传统全向更大的空间覆盖范围。天线的方向图最大增益为1 dBi。     

圆锥印刷四臂螺旋天线的分析与设计

提出了一种应用于全球定位系统(GPS)的宽波束圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线。数值分析表明螺旋角和螺旋臂的长度是影响波瓣宽度的两个主要因素,文中给出了其变化规律。基于此,我们设计了一个中心频率为1.57542GHz的圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线,并制作了模型天线。测试结果显示该天线在中心频率处的3dB波瓣宽度约为200°,满足半球覆盖特性;3dB轴比带宽约为0.35GHz;驻波比在1.5以下的频率范围为1.47~1.6GHz。实验结果和仿真结果吻合良好。     

基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线设计

为满足未来无线通信的高带宽与圆极化通信的需要,提出了一种基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线。该天线采用准光学的波导馈电模式,对圆波导45°切槽实现天线的线-圆极化转换,采用电介质材料的部分反射面来提高天线的增益。仿真分析表明,该天线在228GHz处获得最大增益为14.4dBic,阻抗带宽(S₁₁＜-10dB)为40GHz,3dB增益带宽和轴比带宽分别为18与27GHz,三者重叠带宽为18GHz。该天线具有良好的方向性、高带宽以及在整个工作频带实现圆极化等优点,在太赫兹/毫米波无线通信中有一定的参考性与实用性。     

一种低剖面可重构全向圆极化天线的设计

本文提出了一种低剖面极化可重构全向圆极化天线。该天线由一个1×4偶极子阵列天线和一个单极子天线组成,通过设计可重构馈电网络来激励这两部分子天线,可产生左右旋可切换的全向圆极化波。设计的馈电网络主要由一单刀双掷开关电路和一紧凑二阶3dB耦合器组成,从而可输出幅度相等、相位差可在±90°间切换的两路信号。将馈电网络的两输出端口分别与水平极化的偶极子阵列天线和垂直极化的单极子天线相连,便可使天线在左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)两种辐射状态之间切换。设计的天线总体截面积为59.9×59.9×πmm2,天线厚度为0.058λ0。测试结果表明,该天线在左右旋圆极化状态下的阻抗带宽（|S11|＜ -10 dB）分别为21.5%（2.24~2.78GHz）和19.4%（2.32~2.81GHz）。全向左右旋圆极化状态的重叠轴比带宽(AR＜3dB)约为7% (2.44~2.62GHz)。天线的最高增益为-0.9dB,水平面增益波动小于1.3dB。     

基于人工阻抗表面的毫米波圆极化全息天线

基于全息光学原理,提出并设计了一种加载相位调制的毫米波圆极化全息天线,天线由电小尺寸的人工阻抗单元按表面阻抗分布参数排列而成。利用横向谐振技术分析了标量人工阻抗单元表面阻抗的计算方法,建立了单元尺寸与表面阻抗之间的数据库。给出了干涉表面的阻抗分布参数计算方法,通过加载相位调制,实现了全息天线的圆极化。利用Matlab-HFSS联合建模仿真,建立了毫米波圆极化全息天线的基本模型,仿真结果表明,天线工作于35 GHz,波束沿法向偏转35°,中心的轴比小于1.5 d B。     

L/S双频段圆形阵列单脉冲抛物面天线

该文研究了一种以六单元圆形阵列作为照射器的单脉冲抛物面天线,这种天线具有实现宽频带跟踪的独特优点,其输出信号类似于圆波导单口径多模馈源,具有一个和波束,一个锥形差波束,并给出了没有接收机参与的情况下,将宽频带的和差两个通道变成单通道的途径。研制了一套L(1#61485;2GHz),S(2.2#61485;2.3GHz)宽频带双圆极化单通道单脉冲天线,对该天线的照射器、分波器、波束形成网络、单通道变换器等组件和馈源结构集成化设计进行比较详细的介绍。该馈源安装到一个3.2m的抛物面上,频率为1.1GHz,2.2GHz时,和波束增益分别为22.9dB,30.1dB;差波束零深为35dB,40dB。在L/S两个频段内跟踪稳定。     

Design and Analysis of a 3-Arm Spiral Antenna

A novel 3-arm spiral antenna structure is presented in this paper. This antenna similar to traditional two-arm or four-arm spiral antennas exhibits wideband radiation characteristic and circular polarization. Advantages offered by the new design are two fold. Unlike the traditional spiral antennas the three-arm spiral can be fed by an unbalanced transmission line, such as a coaxial line or coplanar waveguide, and therefore an external balun is not needed at the feed point. Also by proper choice of arms' dimensions the antenna can be directly matched to any practical transmission line characteristic impedance and therefore external matching networks are not required. This is accomplished by feeding the antenna at the outer radius by a coplanar waveguide (CPW) transmission line and tapering it towards the center. The antenna can also be fed from the center using a coaxial or CPW line perpendicular to the plane of the spiral antenna. A full-wave numerical simulation tool is used to optimize the geometry of the proposed 3-arm spiral to achieve a compact size, wide bandwidth operation, and low axial ratio. The antenna is also designed over a ground plane to achieve a unidirectional radiation and center loading is examined that improves the axial ratio. Simulated results like return loss, radiation pattern, gain, and axial ratio are compared with those obtained from measurements and good agreements are shown. Because of its unique feed structure and compact size, application of the proposed 3-arm spiral antenna for wideband array applications is demonstrated     

Research on dual-polarized circular waveguide antenna fed by L-shaped probes

This paper researched a kind of dual-polarized and cylindrical waveguide antenna fed by two L-shaped probes at the antenna bottom. The designed antenna was composed of two orthogonal L-shaped coaxial probes and a cylindrical waveguide cavity. The two orthogonal field structures were excited and the dual-polarized radiation mode was formed. The feeding cables of two polarization ports went through the bottom of the cylindrical cavity and were connected with the microwave adaptors. The bottom feeding structure was suitable to constitute a planar antenna array. The electromagnetic simulation and optimization design of the proposed antenna were carried out by using the full wave electromagnetic simulation technique, and the simulation results showed that the isolation between two polarization ports were more than 20 dB within the frequency range of 4.8–5.4 GHz. At the center frequency, the cross-polarization levels of radiation pattern were lower than −21 dB at the boresights and the beam width of radiation patterns at E-plane and H-plane were more than 70° for two polarization ports. The designed antenna in this paper was fabricated and measured. The measurement results indicated that the designed antenna achieved anticipated radiation performances and design effectiveness of the dual-polarized antenna in this paper was proved. The dual-polarized and cylindrical waveguide antenna is suitable for some application fields such as dual-polarized array radar. The research results in this paper can provide a technical basis for the practical engineering application.     

一种宽带双极化波导阵列天线的设计

设计了一种适用于雷达、通信等领域的宽带双极化波导阵列天线。天线的垂直极化信号通过波导阻抗变换直接馈电实现,水平极化信号通过由垂直极化信号馈电、缝隙耦合的方式实现。设计的阵列天线在12 GHz～15 GHz的频带内驻波比小于2,交叉极化低于25 dB,单元增益在带内大于8 dB,波束宽度大于60°。加工天线后实测结果与仿真结果吻合,该种阵列天线既适合固定波束阵列天线,又适合具有相扫功能的阵列天线。     

采用新型馈电结构的双频宽带导航天线设计

基于新馈电结构,设计了一款覆盖全球四大卫星导航系统的双频宽带贴片天线。采用了一种四分八馈电线路,以8个同轴馈电探针两两相连的方式将两路天线馈电信号合为一路,有效简化了馈电网络的复杂性,同时保证了天线辐射的增益、带宽和轴比性能。该双频辐射贴片单元采用正八边形层叠式结构设计,并在每个天线单元边缘对称添加两组矩形调谐单元,有效增加了天线辐射的波束带宽。该双频天线单元在高频1.482~1.617 GHz（波束带宽155 MHz）和低频1.191~1.252 GHz(波束带宽61 MHz）频段范围内,都能保证良好的辐射增益;高低频的3 dB轴比带宽为-130°~130°,具备良好的圆极化性能。经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。     

基于微机械工艺的60 GHz波束扫描天线阵

提出了一种应用于高速率无线通信的基于微机械工艺的波束扫描天线阵.基于微机械工艺的空气填充的同轴线结构能提供低损耗的矩形微同轴传输线和馈电网络设计.设计的传输线仿真和测试插入损耗均小于0.18 dB.仿真和测试结果吻合良好.波束扫描天线阵的尺寸为17.5×14.5×0.42 mm3, -10 dB带宽为10 GHz(55~65 GHz), 其带宽覆盖60 GHz标准的全频段.波束扫描角度分别为±35°和±11°.在60 GHz中心频点, 增益分别为11.8 dBi和12.1 dBi.     

Scanning characteristics of ferrite fed microstrip array antenna

A new ferrite fed microstrip scanning array antenna is proposed which is capable of beam scanning in the azimuthal plane as well as in the elevation plane. The antenna consists of eight microstrip arrays, each having six elements in cascade. The antenna is fed with a ferrite loaded rectangular to circular waveguide transition. The coupling between the feed system and diOEerent arrays is achieved through slots cut in the circular waveguide. Theoretical investigations of the proposed antenna exhibit a beam scanning of ±180° in the azimuthal plane with the help of dc bias and 90° in the elevation plane for ±750 MHz deviation. A scan rate of 0:06° MHz^?1 is achieved for each array antenna in the elevation plane, which makes it suitable for radar. Continuous uniform beam shift is observed during scanning.     

一种基于5G应用的圆极化微带相控阵天线

本文提出一款应用于5G频段,可实现方位面±40°波束扫描的圆极化微带相控阵天线。该相控阵天线单元是由矩形贴片、上下介质板、缝隙耦合馈电结构、金属反射板构成。利用切比雪夫综合法的一分八不等分功分器实现相控阵天线的馈电形式。测试结果表明,阵列天线的驻波比带宽为3.25 GHz～3.69 GHz,端口隔离度大于25 dB,扫描过程中增益最大为21 dB,增益衰落小于3 dB,最大扫描角处轴比为2.89 dB。该天线具有低剖面、高隔离度、高增益以及良好的波束扫描性能等优点。     

基于SIW 的多波束CTS 阵列天线设计

文中设计了一款基于基片集成波导(SIW)的毫米波高增益多波束连续横向枝节(CTS)阵列天线,它 通过切换馈电端口实现多波束功能。该天线整体结构简单,采用印刷电路板工艺实现。天线主要包含馈电喇叭、平 面波转换结构以及辐射结构三个部分,由三层基板构成。馈源为基于SIW 的馈电喇叭,并在口径处添加匹配结构以 提高其辐射性能;平面波转换结构由SIW 抛物面和渐变耦合槽组成,可将馈电喇叭辐射出的柱面波转换为幅度服从 泰勒分布的平面波进而为CTS 阵列馈电,因此天线具有低副瓣的特性;辐射结构为1×8 的CTS 阵列,通过优化缝隙 宽度以保证每个单元辐射出相等的能量。天线工作在30 GHz,通过切换馈电端口可在±20°范围内实现波束切换,天 线测试结果与仿真结果吻合,验证了设计的合理性。