小型超宽带平面天线阵列设计与优化

提出了一种小型超宽带(UWB)平面天线阵列并进行了优化.首先设计了两个不同的UWB天线单元方案:印刷天线-Vivaldi天线、平板天线-平面螺旋天线,并通过对比选择螺旋天线单元作为组阵单元.对该天线阵列的回波损耗、3D辐射图、方向图进行了仿真计算和设计.结果该天线阵列在6 ～ 10GHz内具有较好的定向辐射特性,增益达到15dB.进一步优化单元空间分布结构,使天线在相应频段内具有更佳的方向性.通过调整各个馈源的相位差,在不失去增益的同时,可以控制波束的偏转.     

方环等离子体天线的阻抗与辐射特性

通过参照金属环天线的构造,自行研制了方环等离子体天线,并借鉴金属天线的测量方法,建立等离子体天线测试系统,对该天线的阻抗特性、辐射特性进行了实验研究.发现,输入电阻在160～350MHz都靠近50Ω,电抗接近0,驻波比低于2,具有非常宽的带宽.而且在频率较低的情况下该天线的增益和与之构造相同的方环金属天线接近.在200MHz试验频率下方环等离子体天线具有较高的方向性.     

宽带极化与方向图可重构天线研究

随着无线通信系统的快速发展, 宽带可重构天线将在未来发挥巨大作用.文中综述了四种宽带极化与方向图可重构天线, 它们都具有提高通信系统容量, 消除极化失配, 扩大辐射范围等特点.首先介绍了一种宽带的多线极化可重构天线.此款天线基于L型探针馈电的贴片天线, 实现了0°, 45°, 90°以及—45°极化的选择, 具有宽带、低剖面、高增益的特点.其次, 同样基于L型探针馈电的贴片天线, 通过引入一个输出相位可重构的功分馈电网络, 实现了宽带的圆极化可重构天线, 其同样具有宽带、低剖面、高增益的特点.除了极化可重构天线, 文中还介绍了两款方向图可重构天线, 可分别实现线极化以及圆极化的全向锥状波束以及定向辐射波束的方向图可重构.前者是基于宽带的单极子贴片天线跟L型探针馈电的贴片天线的有机结合.后者是基于环缝隙的贴片天线配合激励端口可重构的功分馈电网络的组合.此两款天线均具有结构紧凑、宽带、增益稳定的特点.     

应用于海事卫星通信的低剖面变升角螺旋天线设计

为了满足"动中通"海事卫星通信终端对天线的需求,提出了一种低剖面、变升角螺旋天线的设计方案.天线主体采用铜箔材料制作,利用泡沫塑料支撑,在限定天线高度的情况下,通过改变升角提升天线的圆极化辐射性能;通过调节微带匹配段改善天线的输入阻抗匹配.给出了天线的设计思路,通过大量的电磁仿真计算,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,在海事卫星通信工作频带内,驻波比小于1.12,增益高于9dBi,轴比小于3dB,实测结果与仿真结果具有较好的一致性.该天线具有重量轻、剖面低、易于调谐的特点,为"动中通"海事卫星通信终端天线阵提供了一种新颖的单元天线结构.     

基于波导理论的机载甚低频拖曳天线辐射场分析

基于甚低频波导理论推导了机载拖曳天线辐射场的计算公式.计算了横磁波与横电波的高度增益,并分析了其随拖曳天线高度波动起伏的变化趋势;研究了拖曳天线辐射场随天线高度、天线倾角、接收方位角的变化特性.文章研究结果对机载拖曳天线的研制、应用具有重要的参考意义.     

新型左手传输线馈电微带阵列天线

提出了一种采用复合左右手传输线馈电的新型微带阵列天线.该天线利用左手传输线的相位超前特性来补偿传统的右手传输线所具有的相位滞后,从而保证了天线单元之间的同相位馈电,避免了因相位延迟导致的天线波束偏移,并进一步提高了天线的增益.仿真与实际测试证明:与同类型天线相比,该天线具有尺寸小、频带宽和馈电网络设计简单等优点,可在微波系统中实际使用.     

天线的电磁兼容技术

首次提出了"天线的电磁兼容性"问题.对天线电磁兼容的基本概念和工程研制进行了较为充分的阐述.探讨了表征和测量天线电磁兼容性的各项技术参数和技术指标.在海、陆、空、天、弹等载体上的天线电磁兼容的研究基础上,总结归纳出了天线电磁兼容的主要设计技术.例举了某机载天线电磁兼容的工程设计.实测结果表明,该技术具有一定的实用性和有效性.     

"动中通"卫星电视接收天线技术分析

在"动中通"卫星电视接收系统中,需要适合载体安装的天线,这类天线不但具有良好的电气性能和跟踪性能,还要具有严格的尺寸和外形要求.常用的天线形式有反射面天线、平板阵列天线、相控阵天线等,对于不同载体的使用要求,可选择合适的天线形式.     

开放式套筒单极子手持天线的设计与验证

设计了一种阶梯结构、集总加载的辐射体、双弧形金属片围成半管状的开放式结构为套筒的开放式套筒单极子天线,天线具有良好的驻波比带宽.电磁仿真结果表明:在400~700 MHz的频带内,天线驻波比均优于2,天线在水平方向的增益均值高于0 dBi.实验测试结果与仿真结果具有良好的一致性,证明天线具有较好的辐射性能.     

一种双极化宽带相控阵贴片天线的设计

相控阵天线是由相位来控制波束指向的阵列天线,大带宽、双极化等特性是相控阵天线的特点.L型馈电和孔径耦合贴片天线带宽可达20％,但是一致性差,并且隔离度不高.针对上述问题,文章分析、改进了一种H缝隙的贴片天线并将之应用于相控阵领域,计算和测试结果表明:该种形式的双极化贴片天线完全可以应用于低剖面且具有较大带宽的相控阵天线,具有较大的实际应用价值.     

采用非线性最小二乘法实现双频圆形天线阵的方向图综合

研究了20GHz和30GHz双频段圆环阵列天线的方向图综合方法。采用了非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数,如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置进行优化设计,以使双频段阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图。仿真结果表明该方法可行、有效。     

采用非线性最小二乘法实现圆环天线阵的方向图综合

为使阵列天线获得圆对称方向图,通常采用环阵的排列方式。本文研究了圆环阵列天线的特殊方向图综合方法,文中采用非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数,如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置进行了优化设计,使阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图。仿真结果表明该方法可行、有效。     

双频阵列天线方向图的非线性最小二乘法综合

研究了一种20GHz和30GHz双频六角形阵列天线方向图的综合方法.采用了非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数,如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置进行了优化设计,以使双频阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图.仿真结果表明该方法可行、有效.     

遗传算法与FDTD优化设计智能天线阵

研究了遗传算法(GA)和时域有限差分法(FDTD)结合来优化智能天线阵列。采用FDTD精确分析考虑互耦影响的智能天线阵,然后结合遗传算法以信噪比为优化基准对加权向量和天线的结构进行了一体化的优化设计,使用Fortran和MATLAB混合编程,优化设计了均匀直线阵和圆形智能天线阵。最后,通过实验天线验证了其有效性。     

共形微带天线相控阵阵列的仿真优化设计

针对平面阵列天线的诸多缺点,设计了适用于工作频段34～36GHz的共形相控阵天线。依据共形微带天线阵列的设计思想及方法,选取了柱面微带贴片天线做阵列辐射单元,通过CST软件对天线的几何尺寸进行仿真和优化设计,得出了共形天线阵的各种性能指标。仿真结果表明：在该毫米波波段下设计的共形相控天线具有优良的性能,为今后设计出最优的天线阵提供了依据。     

基于改进型粒子群算法的阵列天线综合

粒子群优化(PSO)算法是一种通过粒子之间的合作与竞争来实现复杂多维空间的最优区域搜索的优化算法。本文中改进型PSO算法(NPSO),通过增加积分控制项改善了PSO算法全局搜索能力,并将该方法应用于多元环形阵列天线方向图的综合,实现了阵列方向图与预先给定的目标方向图的高度逼近。最后通过数值实例说明这种NPSO方法的有效性。     

反射面天线焦面场采样研究与相控阵馈源设计

为了设计高性能的相控阵馈源(phased array feed,PAF),通过反射面天线焦面场最优采样的研究,给出了PAF参数与天线口径效率之间的关系,总结了PAF的最优采样范围和单元间距,导出了PAF单元数量的计算公式.给出了一个9 m天线的PAF设计实例和性能分析,在4～7 GHz频率范围内,扫描范围为±3°时,天...     

舰载平面相控阵天线安装倾角的设计方法

利用舰载惯性导航系统提供的姿态信息,对处于静态和动态姿态下的舰载平面相控阵天线的波束指向变换进行了分析,得到了平面相控阵天线的扫描角。在此基础上,以相控阵天线最大扫描角度最小为目标,给出了天线随舰载安装平台处于运动姿态条件时的安装倾角的设计方法。该方法能够在给定的舰船纵摇和横摇范围内,针对相控阵天线需求的空域扫描覆盖范围,实现对任意多面旋转布阵的平面相控阵天线安装倾角的计算。由该方法计算得到的天线安装倾角能够使平面相控阵天线有最小的最大扫描角,从而提高相控阵天线的电气性能。     

基于互耦效应的相控阵天线有源反射系数研究

建立逼真高效的互耦效应分析模型对相控阵天线设计至关重要。阵列天线的互耦效应通常可以用有源反射系数显性化表征,分别采用无限阵仿真与散射(耦合)系数综合实验相结合的方法提取了阵列天线的有源反射系数。首先基于无限阵方法设计相控阵渐变开槽天线,优化并获取无限阵列环境下的中心单元有源反射系数,再依据设计结果研制169单元阵列天线,通过实验测试提取中心单元与其它各激励单元的散射系数的幅值与相位变化,最后采用散射(耦合)系数法综合出有限大阵列的有源反射系数。无限阵仿真结果与有限阵实测结果在扫描盲点出现角度、频段、有源驻波整体趋势等方面吻合良好,从而验证了无限阵设计方法在天线工程设计中的实际效果。     

A monolithic active conical horn antenna array for millimeter and submillimeter wave applications

In this paper, a novel active integrated conical horn array is presented. Specifically, a 95 GHz quasioptically fed mixer integrated with an annular slot ring antenna was used as the basic element of the proposed active system. For efficient reception, a low cost micro-machined conical horn array was fabricated and placed on the top of active elements. A modified nonorthogonal finite-difference time-domain (FDTD) approach was applied for analyzing the basic conical horn antenna and a hybrid matrix manipulation technique for efficient antenna array modeling. The proposed active conical horn antenna array was fabricated and measured. Numerical simulations have verified the design at its distributed stages presenting very good agreement with the experimental data.