超宽带馈源技术发展综述

反射面天线是最主要的高增益天线形式,在与无线电相关的各个领域具有广泛应用。随着科技的发展,对于超宽带(UWB)反射面天线的要求日益迫切。因此,作为反射面天线核心的馈源,如何在超宽的频带内具有良好的阻抗特性、恒定的辐射特性和稳定的相位中心,已成为当今天线技术的研究热点。给出了超宽带馈源的设计要点,总结了超宽带馈源的类型、特点和发展现状,并对超宽带馈源设计技术的未来提出了展望。     

超宽带双馈源反射面天线

比幅测角具有原理简单,工程易实现的特点[1].天线沿轴向对称放置的双馈源常采用喇叭、振子等形式.然而对于倍频程带宽的超宽带情况,普通喇叭、振子天线很难满足波束相交电平要求.本文分析了超宽带工作下馈源的偏焦特性及双馈源的相对位置关系,并结合仿真和实验设计了大张角对数周期天线来作为馈源,在倍频程上实现波束相交电平近似一致的双波束.     

不同参数超宽带反射面天线系统辐射特性

在超宽带反射面天线设计中,首要问题是馈电天线的方向图与反射器匹配。以往在频域上对反射面天线的研究发现,当馈源天线方向图给出约-11 dB的边缘照射时,反射面天线可实现其最佳性能。在参数化模拟了作为馈源的透射电子显微镜(TEM)喇叭天线方向图特性的基础上,根据反射面天线的频域设计准则,相应地加入合适的超宽带反射面天线,对其远场辐射特性进行模拟计算。为了获得尽可能大的远场辐射场,采用计算机仿真技术(CST)数值模拟软件,在0 GHz~1 GHz频率范围内模拟了以不同参数TEM喇叭天线作馈源的超宽带反射面天线的远场辐射特性,并在时域上对其结果进行分析。模拟结果表明,由于其相位中心的不确定性,作为馈源的TEM喇叭天线无法与反射面天线完全匹配,其沿着反射面天线主轴移动时产生的反射面口径场相位和幅度的变化影响着远场辐射场的变化,TEM喇叭天线的遮挡效应也不容忽视。     

超宽带嵌套同轴波导组合馈源的实验研究

超宽带波导馈源在反射面天线中有着巨大的应用潜力。本文分析设计了一个四腔体60：1带宽(1～60GHz)的超宽带嵌套同轴波导组合馈源。文中详细讨论了馈源的性能，该馈源在整个工作频带内有小于-10dB的反射损耗。馈源的每个同轴波导腔工作于圆极化TE11模。馈源的相关参数由实验测量(1～8GHz)和有限元法仿真(8～60GHz)得到。     

新型定向超宽带天线

基于圆片单极天线是一种结构简单的超宽带天线,研究了一种新型的超宽带天线,它将4个圆片单极天线垂直交叉放置作为馈源并采用平板反射面,实现定向以及双极化或圆极化特性。分析了2种变形形式:将平板反射器换为抛物面反射器,实现高增益特性;将圆片振子变形,实现更宽的低频端阻抗带宽。通过电磁仿真软件,计算了天线的S参量和辐射方向图随频率的变化规律。分析表明文中的天线对于传统的圆片单极天线有了有效的改进,实现了超宽带、定向辐射、双极化、圆极化、高增益等不同的特性,它们在卫星通信和移动通信中具有良好的应用前景。     

超宽带多极化跟踪天线及馈源的设计

随着空间技术的快速发展,对目标飞行器的跟踪与信息截获变得越来越重要。为了实现对目标飞行器的跟踪和信息截获,文中设计了一种超宽带、多极化、高增益的跟踪天线及馈源,采用基于印制板设计的对数周期天线作为单元,并使用八个单元组成圆环阵作为反射面天线的馈源,对结构和馈电幅相进行设计,从而实现线极化比幅跟踪、左旋圆极化接收、右旋圆极化接收三种工作方式。仿真结果表明:单元天线驻波小于2的相对带宽达到147%,次级方向图的圆极化轴比小于4 dB,交叉波束的交叉电平基本稳定在-3 dB~-8 dB。对该跟踪天线进行加工,并进行天线系统测试,实际测试结果与仿真吻合很好。     

平方公里阵天线新技术综述

天线是射电望远镜系统关键组成部分, 其性能对于望远镜的观测能力有着决定性的影响.数十年来, 射电望远镜天线技术不断发展, 在有效接收面积、观测带宽和视场等各个方面取得了巨大进步,并推动了新的科学发现.文章对射电天文领域出现的多项先进的天线技术, 包括整体成型面板、相控阵馈源、超宽带单波束馈源和孔径阵列等进行了详细的介绍.作为国际上正在积极推进的平方公里阵(Square Kilometre Array, SKA)的关键技术, 这些技术已经取得了重要突破, 其他领域的天线也可有所借鉴.     

一种超宽频带高效率波纹喇叭的设计

设计了一种90°波纹喇叭作为天线馈源。由经典理论得出喇叭尺寸,利用HFSS进行仿真、综合优化,并根据某些关键尺寸对性能指标的敏感程度给出了合适的公差。工程实现表明：该波纹喇叭的仿真结果与实际测试结果基本一致;工作带宽〉40％,也验证了其超宽带特性。     

小型平面超宽带天线的研究进展

对小型平面超宽带(UWB)天线的研究现状进行了分析总结.首先介绍超宽带无线通信的技术背景,描述了超宽带天线的几种常见定义.然后分别对小型超宽带印刷单极子天线的设计、小型超宽带缝隙天线的设计、具有陷波功能的小型超宽带天线的设计进行了详细的评论,并讨论了超宽带天线的性能评价方法.最后展望了小型平面超宽带天线的未来研究方向.     

一种改进的小型超宽带天线

为了有效地对超宽带天线进行小型化,通过对平面椭圆单极子超宽带天线进行切半和切边处理,设计了尺寸为10mm×17mm的小型超宽带天线。为了改善因对天线进行切半而恶化的全向辐射特性,在小型超宽带天线的辐射体中引入了缝隙结构。仿真结果表明:改进的小型超宽带天线在整个超宽带频带内具有良好的阻抗匹配和全向辐射特性。该天线的测量结果与仿真结果基本吻合。     

一种L波段背射模螺旋馈源

螺旋天线具有较好的宽频带圆极化特性,在L或S波段体积和增益都很适中,加工制造公差要求较低,因此在该频段螺旋天线得到了广泛的应用。由背射模螺旋构成的L波段宽带馈源具有结构简单,馈电、调试方便,口面遮挡小,频带宽(大于25%),可以承受大功率等优点,可以满足L或S波段测控系统对天线的要求。用该背射模螺旋馈源研制的前馈天线的口径效率超过了53%,第一副瓣小于-20 dB,在工程中得到了很好的应用。     

一种应用于三频GPS的宽频带单馈电天线设计

为了实现全球定位系统（global positioning system,GPS）天线小型化并提高其性能,提出了一种新型的三频段GPS宽频带单馈电背腔天线,可在1176.45 MHz（L5）、1227.60 MHz（L2）和1575.42 MHz（L1）三个GPS频段下工作。通过在一端馈送交叉型行波天线并在另一端添加负载,来实现提出天线的右旋圆极化（right-hand circular polarization,RHCP）,且配有弯折线散热器。天线尺寸仅为120×120×29 mm3。仿真和实际测量结果显示,提出的单馈电天线无需使用复杂的馈电网络或双馈结构便可提供宽阻抗带宽（VSWR<2）、低轴比（AR）（<2 dB）和高RHCP增益（>4 dBic）。     

高端口隔离度双极化贴片天线设计

针对WLAN的MIMO系统应用要求,并缩小天线所占据的空间,设计具有高端口隔离度的双极化贴片天线。采用共面带状线馈电的环形贴片和微带馈电单极贴片相结合形式,利用环形辐射元与单极子辐射元产生正交线极化的特点,实现双馈双极化天线。实验结果显示,所设计天线的工作频带范围为2.27~2.73GHz,端口隔离度在31dB以上。同时,单极结构辐射元主极化要比其交叉极化大25dB以上,环形结构辐射元在较大空间范围内其主极化比交叉极化大23dB以上。这表明所设计双馈双极化天线具有较高的端口隔离度,且有良好的极化纯度。通过结构参数调整,还可望同时覆盖5.8GHz频段,以满足IEEE802.11n标准要求。     

新型集成超宽带开槽天线的研制及其应用

研制出一种用于超宽带短脉宽射和接收的新型集成超宽带槽天线，该天线采用共面波导到槽线的宽带过渡方式馈电，实验结果显示了其高保真的宽带特性及高增益高效益特性。利用所研制的ＵＷＢ天线建立起超宽超带雷达实验系统，测量几种简单目标特性及涂层目标特性，证明了该种天线可用作实际的ＵＷＢＲ天线。     

超宽带相控阵天线的低副瓣设计

探讨了在超宽带相控阵列天线上实现低副瓣的工程设计方法,提出了采用多阶量化幅相加权的方法实现发射阵和接收阵的低副瓣设计,并在一维线阵上给出了优化设计结果。结果显示该方法具有较好的低副瓣特性及工程应用参考价值。     

SRR and S-shape slot loaded triple band notched UWB antenna

This paper demonstrates the design of a triple band notched ultrawideband circular microstrip patch antenna loaded with Complementary Split RingResonator (CSRR) and S-shaped slot in microstrip feed line. Complementary Split Ring Resonator slot and S-shaped slot are used to produce band notched characteristics for WiMAX band (3.30–3.60 GHz) and WLAN band (5.10–5.80 GHz) respectively. The downlink frequency band (7.25–7.75 GHz) of X-band for satellite communication is notched using Symmetrical Split Ring Resonator Pair (SSRRP) as electromagnetic coupling element near microstrip feed line which produces band stop characteristics. Measured results of fabricated antenna prototype are compared with simulated results and found in correspondence. The VSWR and vector current plots show evidence of the significant suppression in the desired frequency bands.     

基于基片集成波导(SIW)的低副瓣阵列天线设计

基片集成波导(SIW)因其低插损、易于加工等特性,在微波天线领域受到了广泛关注.本文应用SIW技术设计了一个Ku波段20元并联馈电的低副瓣线阵天线.实测结果表明在6%的带宽内,其VSWR＜1.5,可以实现-27dB以下副瓣电平及高于18.7dB的增益.此天线应用了改进的维尔瓦迪辐射单元,有效抑制了单元间的互耦,其功分器...     

宽带毫米波全向天线研究

介绍了一种宽带毫米波不对称双锥喇叭全向天线。采用脊波导－同轴线过渡结构馈电网络，既解决了毫米波段双锥喇叭的电问题，又满足了天线输入端口必须为波导形式的实际工程要求。测试结果表明在２６－４０ＧＨｚ频带内，天线的全方向性和输入皮比均满足设计要求。     

一种槽耦合的双频双极化微带天线

设计了一种适用于基站天线的双频双极化微带天线单元,该天线单元采用槽耦合、多层贴片和对称馈电的结构形式。用商业软件Ansoft对天线的电特性进行仿真计算,制作了实验模型,测试结果优于仿真结果。天线在880-960MHz的GSM（全球移动通信系统）频段和1710～1880MHz的DCS（数字蜂窝系统）频段上的反射损耗均大于10dB,在两个频段上极化互相垂直的两个端口的隔离度均大于24dB。     

一种新型陷波特性超宽带天线设计

为了满足现代通信的需求,设计了一种新型的超宽带平面天线,实现了良好的超宽频带阻抗匹配.该天线的辐射贴片与接地板结构相似,通过在辐射贴片上加载U型槽以及在馈线一侧加载新型陷波结构分别在中心频率3.5 GHz和5.5 GHz处产生陷波.天线实测与仿真结果基本相近,通带内辐射效果良好,且该天线对WIMAX及WLAN波段有很好的抑制功能,可用于超宽带系统.