基于超表面的低雷达散射截面宽频贴片阵列天线设计

该文设计了一种基于超表面(MS)的低雷达散射截面(RCS)宽频贴片阵列天线。该天线由工作在不同频段的两种开缝贴片天线组成2×4的八元阵,以此实现天线小型化并扩展其带宽,根据相位相消原理,将两种人工磁导体(AMC)以棋盘布阵的方式组成超表面加载到天线阵周围,使其具有低RCS特性。实测和仿真结果表明:加载超表面后,天线工作带宽由5.7~6.2 GHz扩展为5.6~6.6 GHz,相对带宽增大1倍,辐射特性基本保持不变;当平面波垂直入射时,天线单站RCS减缩效果明显,其中,X极化波下3 dB减缩带宽为5.3~7.0 GHz,最大减缩量达31 dB,Y极化波下3 dB减缩带宽为5.8~6.9 GHz。     

双频段双极化共孔径阵列馈源反射面天线设计

介绍了一种新型Ku/Ka双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射面天线的设计。在双频段双极化共孔径阵列馈源设计中,Ka波段采用裂缝波导阵,并且位于共孔径馈源阵列的下层,双极化Ku波段采用微带贴片天线、位于共孔径阵列馈源的上层。文中给出了该双频段双极化共孔径阵列馈源的设计及测试结果,并将该测试结果代入偏馈抛物柱反射面天线中在FEKO软件平台上进行了半实物仿真,仿真结果表明,该双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射天线实现了如下设计目标:Ku波段双极化水平面扫描范围为±17°,两个主面副瓣电平优于-30dB,Ka波段水平面扫描范围为±10°,两个主面的副瓣电平优于-30dB,双频段双极化两个主面的波瓣宽度和波束指向完全匹配。     

应用于1.4 GHz的紧凑型可穿戴阵列贴片天线设计

针对天线可最大限度探测人体深层组织需降低天线的回波损耗和增加带宽性能问题,提出了一种可穿戴阵列贴片天线。该天线尺寸大小为40 mm×40 mm×2.54 mm,上下两层的介质基板厚度均为1.27 mm,添加上层介质基板是为了天线与更深的组织层匹配,将单元贴片天线以2×2的形式集成到单个基板上组成阵列,并用HFSS仿真软件搭建人体组织模型进行仿真。仿真结果表明,单元贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-20 dB,-10 dB处的阻抗带宽为1.384×1.411 GHz,阵列贴片天线在中心频率1.4 GHz处的回波损耗达到-25 dB,在-10 dB处的阻抗带宽为1.383×1.424 GHz,由于天线加工误差导致实物测量时天线的中心频率发生右移,但总体与仿真结果一致。两款天线对比可知阵列天线相较于单元天线的回波损耗更低,带宽更宽。     

一种可用于5G点对点通信的宽频双极化阵列天线

本文设计了一款高增益宽频双极化天线。该天线采用多层辐射贴片的结构，拓展天线的带宽，并用一对正交分布的微带线直接馈电在辐射贴片上，增强天线极化隔离度，形成双极化特性。通过设计馈电网络，组成阵列后实现良好的带宽与定向辐射特性，并且具有良好的端口隔离度和辐射极化纯度。实测结果表明，小于-10dB的阻抗带宽为18.18%(5.0～6.0GHz),带内平均增益为15.5dBi,全频段端口隔离度小于-30dB,主瓣方向上的主极化电平与交叉极化电平相差40dB,带内增益波动小于3dB,具有良好的增益平坦度。该天线适合作为5G通信系统中的天线单元，具有实用价值。     

环形金属在微带天线雷达散射截面减缩的应用

提出了一种利用环形金属结构实现低雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)的微带贴片天线.该结构由几个金属同心环排布而成.对典型的微带天线, 通过在辐射贴片周围加载该环形结构, 天线可以实现明显的宽带RCS减缩效果.实验结果表明:与参考天线相比, 对于X极化垂直入射波以及Y极化垂直入射波在6~25 GHz范围内都有减缩效果, 天线在12.8 GHz时可以达到30 dB的减缩量, 同时天线的辐射特性得到保持.     

S／X双波段双极化共口径天线阵的设计

提出一种S/X双波段双极化共口径天线阵的新设计,以紧凑的三层结构实现了1:3的频率比.X波段采用双层贴片,并在下层贴片上开缝以提高其极化端口间的隔离度.S波段采用缝隙,刻蚀在X波段贴片的地板上,从而减少了阵列层数,简化了天线结构.仿真结果验证了本设计的有效性.X波段的相对阻抗带宽(S11≤-10dB)达15.5%(中心频率为9.6GHz),频带内隔离度大于25dB的带宽为1.2GHz,隔离度最大值达40dB.S波段为单层结构,相对阻抗带宽为5.5%(中心频率为3.3GHz).频带内隔离度优于27dB.试验阵列双波段交叉极化电平均低于-30dB.     

一款面向5G微基站的双频双极化电磁偶极子天线的设计与分析

小型化是进行5G微基站天线设计的重要考虑因素,文中设计了一款适用于5G微基站的电磁偶极子天线. 天线由一对正交放置的单极化电磁偶极子、一对交叉放置的渐变式Γ形馈电线、一个圆形寄生贴片和一块正方形反射板组成,工作频段为2.50~3.62 GHz和4.8~5.0 GHz,能够覆盖工信部规定的5G的全部中频段. 在工作频带内,天线的输入回波损耗小于?10 dB;端口隔离度在低频段小于?25 dB,在高频段小于?42 dB;仿真平均增益在高、低频部分分别为5.57 dBi和9.84 dBi. 该天线能够实现双频段和双极化,可以作为小型化微基站天线设计的参考,同时为5G天线的商用化提供参考.     

X波段圆极化透射阵天线

设计了一种具有极化转换功能的圆极化透射阵天线单元。该单元具有3层结构,包括线极化接收贴片、地板和圆极化辐射贴片,通过旋转圆极化辐射贴片来实现相位补偿。采用该单元设计了一种具有极化转换功能的圆极化透射阵天线,并对其进行了仿真。仿真结果表明,在10 GHz处天线的增益和口径效率达到最高,分别为24 dBi和31%,天线的3 dB增益带宽为9%(9.6~10.5 GHz)。与一般的透射阵天线相比,该透射阵的焦径比仅为0.33,具有剖面低的优点。对该天线进行了加工和测试,测试结果与仿真结果基本吻合。     

双频段双圆极化共孔径天线研究

通过利用多层混合介质层叠和空间孔径布局的方法,设计了一种双频段双圆极化共孔径的微带天线。该天线利用3 dB电桥作为馈电网络,选择双点馈电的结构形式在UHF频段实现了右旋圆极化;同时天线为了覆盖S频段,采用双层结构、双点馈电的天线阵元实现左旋圆极化,使用旋转布阵的方式优化阵列的圆极化轴比。对天线进行了仿真,加工和测试,实测结果和仿真结果吻合良好,验证了这种方法设计的双频段双圆极化共孔径天线的正确性和可行性。     

超表面加载极化可重构双极化微带天线设计

基于超表面结构设计了一种2.555~2.655 GHz频段的极化可重构双极化微带天线。首先根据微带天线理论设计了缝隙耦合正交馈电的双极化微带贴片天线,然后提出并设计了一种方形切角的新型超表面结构,并将该超表面放置在双极化微带天线上,通过机械方式旋转超表面,实现了左、右旋圆极化和水平、垂直线极化之间的极化转换。利用HFSS仿真软件对该超表面加载微带双极化天线进行了仿真。结果表明,该双极化天线能够便捷地实现极化转换,且在两种极化状态下,天线在工作频带内的回波损耗小于–10 dB,隔离度大于20 dB,圆极化工作状态下的轴比小于3 dB,天线的整体性能良好。     

一种Ka/Ku双波段双极化共口径阵列天线

由于运载能力及卫星平台的限制,星载雷达要求雷达天线具有重量轻、功耗低、体积小、效率高等特点,尤其是对天线口径面积限制较为苛刻,双频段天线要想适用于星载条件,就必须考虑全新的结构形式。介绍了一种适应于星载条件的Ka/Ku双波段双极化共口径阵列天线,其中Ku波段天线双极化工作、Ka波段天线单极化工作。Ku波段天线阵采用了具有两阶零点滤波性能的微带耦合馈电辐射缝隙单元,这种天线单元具有易实现双极化、工作频带宽等优点。Ka波段天线阵采用侧馈微带帖片天线单元,其优点是易于实现与Ku波段天线共孔径。     

一种P波段宽带双极化微带天线阵列

介绍了一种P波段宽带双极化微带天线单元及2元阵列的设计。天线单元设计中采用口径耦合理论和多层贴片结构,增大了天线的带宽,两个极化端口采用共面馈电;馈电网络设计中采用反相馈电技术有效抑制了交叉极化,采用短路耦合线实现反相馈电,降低了对天线带宽的影响。仿真结果表明,该天线阵实际增益达到11.8dB,水平极化端口在0.68～0.86GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为24%;垂直极化端口在0.63～0.86GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为30.6%,两端口隔离度高于40dB。     

一种新型极化捷变有源微带天线阵

本文提出了一种新颖的极化捷变放大器型有源微带天线阵,只要在馈电端电控单一有源电路就能实现整个微带天线面阵极化的捷变和信号的放大.利用角馈方形微带贴片设计了一副具有高隔离度和低交叉极化的新颖16元双极化面阵,并分析了天线阵的共极化和交叉极化方向图.介绍了有源电路的设计.该电路利用一专用电控移相器,通过改变场效应管(FET)栅极的直流控制电压,电控两极化端口间的0°或90°相差,实现天线阵由线极化到圆极化的捷变.低噪声放大器(LNA)不仅使有源天线增益提高12-14dB,而且改善了天线的驻波比带宽和隔离度.文中给出了无源双极化阵和有源阵的实验结果,证实了理论的有效性.     

A shared-aperture dual-band dual-polarized microstrip array

This paper describes the design and testing of a prototype dual-band dual-polarized planar array operating at L- and X-bands. The primary objectives were to develop new antenna technology with dual-band and dual-polarization capability in a shared aperture, featuring low mass, high efficiency, and limited beam scanning. The design of a prototype planar microstrip array of 2×2 L-band elements interleaved with an array of 12×16 X-band elements that meets these requirements is discussed in detail and measured results are presented. The array is modular in form and can easily be scaled to larger aperture sizes     

基于FSS 的双频高增益微带天线

设计并制作了一种基于双屏FSS(Frequency Selective Surface)部分反射表面的双频高增益微带天线。该FSS 结构是在介质板上下表面分别刻蚀两条方环形金属带,通过调节金属带的宽度,实现频比(Frequency Ratio,FR)达到2 的双频谐振,且在5. 12 ~5. 31GHz 和10. 08 ~10.84GHz 频带内反射相位曲线斜率为正(一般的为负),反射系数模值都在0. 86 和0. 82 以上。将FSS 以覆层的形式放置于双频微带天线上方,相当于增加了双频天线的辐射口径面积,有效改善天线的辐射性能。仿真和实测结果表明:与原始双频微带天线相比,加载双频FSS 覆层后,新天线的增益得到了提高,在5.22GHz 和10. 43GHz 处,天线鼻锥方向增益分别提高了4. 8dB 和5. 1dB。     

一种新型宽带双极化微带贴片天线的设计

摘要：运用口径耦合理论、腔模理论、反相馈电技术和多层贴片结构设计出一种新型的P波段（中心频率为0．75GHz）宽带双极化微带贴片天线。天线的两个极化端口采用共面馈电;馈电网络设计中采用短路耦合线实现反相馈电。仿真结果表明该天线两个极化端口实际增益均达到8．5dB,水平极化端口在0．64-0．85GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为28％;垂直极化端口在0．68-0．85GHz频率范围内驻波比小于2,相对带宽为22．6％,两端口隔离度高于53dB。     

新型三角贴片加槽双模滤波器的设计

为了实现微波滤波器的小型化,文中设计了一个新型的三角贴片加槽双模滤波器。通过加槽的设计,使谐振器的工作频率进一步降低,从而实现了滤波器的小型化及低损耗;同时研究了该结构尺寸参数的变化对通带中心频率的影响。最后利用HFSS对滤波器进行了仿真,得到工作频率为2.352～45 GHz以及5.64～5.65 GHz的双通带带通滤波器。整个滤波器采用微带结构,经过仿真优化,得到的滤波器的滤波特性符合预期的要求。     

一种共面带状线馈电的圆极化双频微带天线

提出一种工作于2.4GHz（圆极化）和5.8GHz（线极化）的双频微带天线,由共面带状线（CPS）馈电。在菱形环中内嵌小方环实现双频工作,菱形环上槽口实现圆极化特性,背面加反射板以提高天线增益。为了实测天线性能和应用于不平衡馈电方式,还设计了CPS至微带线的巴伦。实测结果与仿真结果比较吻合,在2.4GHz与5.8GHz的S11〈-10dB工作带宽分别为33.3%和17.4%,增益分别达到9.05dBi和6.59dBi,2.4GHz频点3dB轴比带宽为15.8%。该天线频带宽、增益高、结构简单、易于集成,可用于无线通信和微波输能系统的整流天线中。     

Stacked Microstrip-Patch Arrays as Alternative Feeds for Spaceborne Reflector Antennas

The feasibility of using stacked microstrip-patch arrays as feeds for offset reflector antennas is investigated in this paper. It is shown that patch arrays can be used as alternatives to the conventionally used horn feeds, which tend to be bulky. In particular, patch arrays can be of interest for spacecraft applications where reduced size and light-weight feeds are highly desirable. In this paper, patch arrays were tailored to provide radiation characteristics similar to those of horn feeds by varying the element spacing and excitation. A reduction in weight was mainly realized by the planar construction of the patch arrays. A full-wave analysis of the feed array, using finite-difference time-domain (FDTD) and PO-based UCLA reflector-analysis codes, was used to test the results of the proposed feed, operating at 1.413 GHz for radiometer applications, and 1.26 GHz for radar applications. A dual-polarized and dual-frequency stacked microstrip-patch element was fabricated and tested. It was then demonstrated that a seven-element hexagonal array design seemed to be the best match to the horn feeds for a 12 m offset-reflector antenna.