一种新型微带天线及其宽角扫描特性研究

该文主要描述了一种适合宽角扫描的相控阵天线单元设计思路,研究了其组阵实现宽角扫描的特性。为尽量减少大角度扫描过程中由于天线单元波束宽度有限带来的阵列增益下降,采用折叠地板的方式展宽天线单元半功率波束宽度;同时,为了降低互耦引起的天线单元方向图畸变,在宽波束设计基础上探索了降低天线互耦的方法,使得真实阵列方向图尽可能地满足方向图乘积定理,从而实现宽角、高增益扫描的目的。经一维线阵的仿真和测试,设计了一种能扫描到±70°且增益变化不大的宽角扫描阵列。设计的天线还能作为一种典型的天线单元,应用于5G等民用消费电子场景。     

一种双模宽波束平面天线及其相控阵应用

该文提出了一种双模宽波束平面天线单元,并基于此单元实现了具有大角度扫描特性的相控阵天线。该天线由两个平行的磁偶极子和一个电偶极子组成,其中磁偶极子是三边短路的微带贴片,电偶极子是带有扇形加载的金属条带。通过使用两个磁偶极子,工作带宽得到了有效拓展。天线10 dB阻抗带宽的测量值为5.3%（5.55~5.85 GHz）,工作频带内E面的半功率波束宽度大于140°。对单元间距为0.23λ₀（λ₀为在自由空间中心频率对应的波长）的8单元线阵的扫描特性进行了研究。测试结果表明,该天线阵的主波束可以在增益3 dB波动范围内从-60°扫描到+60°,同时扫描的3 dB波束覆盖范围可以从-76°到+78°。天线及其阵列的仿真和实验结果符合得较好。     

全孔径超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统

研究了一种全孔径紧耦合超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统设计方法。通过威尔金森功分电路同时激励两个镜像对称偶极子单元，在不组阵方向阵列边缘采用延长型偶极子，消除了截断效应的影响，有效降低低频段的有源驻波，在组阵方向采用垂直金属壁取代哑元作为宽角阻抗匹配层的支撑，实现了天线阵列的全端口馈电。为满足大瞬时带宽及宽角扫描的需求，T/R组件射频链路采用了移相器加频率不敏感的延时器，改善了瞬时大带宽在大角度扫描时的波束空间色散及波形时间色散性能。将超宽带宽角扫描阵面、散热器、T/R组件、波控电源板及后盖板进行堆栈式高密度集成，研制了1×10全端口馈电的超宽带有源相控阵整机。测试结果表明，该阵列天线可跨4倍频程工作，扫描范围可以达到±45°，瞬时工作带宽可覆盖有源相控阵天线系统全频段，对实现综合多功能软件定义卫星在轨演进、降低成本、提高灵活性具有重要意义。     

UHF RFID阅读器中相控阵天线的设计

为使阅读器在有限功率输出的情况下识别距离远和覆盖区域广,提出了一种新的天线设计方案,即采用相控阵天线实现阅读器空间区域的波束扫描,天线单元辐射贴片与地平面开槽,阵元尺寸减小51%左右,进而减小了天线阵列总尺寸.实际测量结果与仿真分析吻合,该相控阵天线可以工作在902~928 MHz,最大增益为16.05 d Bi,主波束扫描范围达到±50%,可以有效地扩大阅读器的识别区域.     

共享孔径多功能宽带阵列天线研究

提出了一种基于子阵天线方向图频谱能量匹配的多子阵交错共享孔径宽带阵列天线设计方法.利用直线阵列天线单元激励与方向图之间存在傅里叶变换的关系,推导出子阵天线工作频率与单元激励之间的解析关系,在匹配各子阵天线激励值的基础上,采用密度加权阵的原理确定子阵天线单元的位置,实现不同工作频率下的子阵天线稀疏交错优化布阵.理论分析与实验仿真证明,该方法能够有效地抑制不同工作频率下子阵天线方向图的旁瓣峰值,使工作在不同频率下稀疏交错布阵的子阵天线方向图旁瓣峰值近似一致,抑制了栅瓣的产生,有效地拓宽了阵列天线的工作频带,实现了宽带阵列天线优化设计.     

一种双圆极化宽带天线及其阵列应用

该文设计了一种双圆极化宽带天线单元,并在此基础上实现了小型阵列天线。单元天线为层叠型微带天线,其辐射贴片的四周寄生了环形金属带和金属柱以拓展波束宽度。另外,为了满足双圆极化要求和拓展天线带宽,天线采用电桥进行馈电。天线单元的10 dB阻抗带宽为26.9%(1.8～2.36 GHz),3 dB轴比带宽为19.3%(1.92～2.33 GHz),方向图半功率波束宽度大于110°。对非规则的五单元面阵进行了研究。测试结果表明,该天线阵的合成增益高于11.5 dBi,±55°扫描增益高于9 dBi,仿真和实验结果一致性较高,为宽带卫星通信的应用奠定了基础。     

基于对数周期天线圆形阵的测向算法

以对数周期天线圆形阵为基础 ,提出了一种比幅测向算法 ,并对算法性能进行了分析 .该算法可以获得较高的测向精度 ,测向精度对天线单元的波瓣宽度及天线单元数目依赖性小     

基于对数周期天线圆形阵的测向算法

以对数周期天线圆形阵为基础，提出了一种比幅测向算法，并对算法性能进行了分析，该算法可以获得较高的测向精度，测向精度对天线单元的波瓣宽度及天线单元数目依赖性小。     

航天成果

航天成果（９５０５０１）新颖独特的背射式天线当今的大型警戒雷达中，其天线多采用同相水平半波振子阵或八木天线阵。前者的设计技术比较成熟，组阵较灵活，可以组成方形、矩形、梯形等阵面，但此种天线单元增益低、副瓣高，组阵时天线单元排列比较密，所需天线单元数较...     

雷达天线方向图的MOM-FZ方法计算

针对运用矩量法计算电大尺寸天线时遇到的严重困难，提出一种基于矩量法的计算天线远场的远区近似（MOM-FZ）方法．该方法将阵列天线分解为多个子阵并运用矩量法处理子阵中天线单元间互耦的影响，由此得到天线单元的电流分布，然后运用远区近似得到整个阵列的远区方向图．研究表明，通过适当选取子阵的大小，可以使相距较远单元间的互耦忽略不计，达到减少计算量的目的．用本法获得的某雷达天线方向图的结果与基于太阳噪声的实测结果基本一致。     

一种S频段卫星通信相控阵天线设计

为了解决目前卫星通信相控阵天线波束扫描角度范围较小、低仰角增益较低等问题,采用双层微带结构,加载圆形金属腔体,实现了更宽波束的S频段圆极化相控阵单元,来提高相控阵低仰角增益．然后,用24个单元按照水滴状形式排布组成相控阵阵列,以减小风阻．仿真结果表明,在收发频段内,相控阵单元的电压驻波比小于1.3,轴比小于3dB,单元在阵中的3dB波瓣宽度为120°左右; 天线阵列在扫描到仰角25°时,其增益相比天顶方向(仰角90°)下降了4dB左右．最后,加工好的天线阵列测试结果和仿真结果具有很好的一致性,波束扫描角度较宽,低仰角增益较大,满足设计要求．     

基于阵中单元模型的反射阵列天线远场分析方法

针对反射阵列天线远场分析的传统技术采用周期模型等效实际阵列环境的不足,提出一种基于阵中单元模型的远场分析方法。该方法以场叠加原理和等效原理为基础,借助电场积分方程从局域子阵单元上的表面电/磁流计算出单元的阵中方向图,再进行总场合成。数值实验显示,利用该方法得到的反射阵列天线的远场方向图与商用软件FEKO的全结构仿真结果之间有良好的吻合度。该方法为突破大型平面/共形阵列天线的计算受限于计算机硬件的难题提供了一种解决方案。     

波导行波车单元电导的计算

用传输线理论计算分析了串馈行线阵中每个辐射单元的反射对天线阵口径幅度和相位的影响,提出严格计算线阵各辐射单元电导的迭代方法,对这种方法中考虑了损耗和反射因素。对考虑反射与否两种情况下的天线方向图进行了比较。结果表明,当线阵较大时,因反射引起的幅度和相位误差对天线方向衅的影响较小,常规的计算方法即可满足要求;而当线阵较小时,这种影响明显。为实现所需的线阵口面分布,需要用迭代方法对辐射单元电导进行精确计算。     

宽波束相控阵天线单元分析

相控阵天线是一种运用宽角进行扫描的,天线单元的宽波束具有自身的特点,能够保证天线宽角扫描的准确性,本文通过分析E面和H面都具有宽波束特点的相控阵天线,在腔膜理论的支撑下,运用仿真软件对这种类型的天线进行模拟和分析,从而使天线的性能得到了完善和优化,然后对天线做了试验,试验可以表明此种天线具有宽波束的特点,能够在二维宽角扫描中使用.     

阻抗型FSS在阵列天线RCS减缩中的应用

设计了一种环状阻抗型频率选择表面吸波结构,并对其单元的电磁特性进行了详细分析.在此基础上将该阻抗型频率选择表面吸波结构应用于微带阵列天线雷达散射截面的减缩中.阻抗型频率选择表面结构由周期排列的频率选择表面单元组成,每个单元均由3个阻抗环构成,阵列天线为2×2的微带贴片天线阵,并将阻抗性频率选择表面结构排列在阵列天线单元之间.仿真结果表明,该结构可在6~22GHz频段内表现出良好的吸波特性.将其加载于微带阵列天线时,对天线的辐射特性产生的影响较小,且天线的单站雷达散射截面减缩效果明显,最大减缩量可达27dB,实现了宽带、宽角域的天线雷达散射截面减缩.     

张角变化对对数周期天线及其阵列特性的影响

针对对数周期天线作为阵元，可以实现在空间上合成大功率的目的。利用微波网络理论与矩量法相结合，系统地分析、计算了单个对数周期天线的输入阻抗、增益及方向特性与其张角的关系，分析了扇形阵列的电特性与单元天线之间张角的关系；所得结果在天线组阵中对单元天线的合理选择与布局有着重要的指导意义。     

波导行波阵单元电导的计算

用传输线理论计算分析了串馈行波天线阵中每个辐射单元的反射对天线阵口径幅度和相位的影响,提出严格计算线阵各辐射单元电导的迭代方法,在这种方法中考虑了损耗和反射因素．对考虑反射与否两种情况下的天线方向图进行了比较．结果表明,当线阵较大时,因反射引起的幅度和相位误差对天线方向图的影响较小,常规的计算方法即可满足要求;而当线阵较小时,这种影响明显．为实现所需的线阵口面分布,需要用迭代方法对辐射单元电导进行精确计算．     

一种新型六边形宽带毫米波MIMO天线

提出了一种六边形开槽结构的宽带毫米波多天线技术(MIMO)天线。该微带天线的贴片为六边形采用共面波导馈电方式,并通过开槽拓宽天线的带宽,没有添加隔离枝节,可实现隔离度小于-20 dB,尺寸为23.6 mm×15.4 mm×0.1 mm。通过电磁仿真软件HFSS对设计的天线单元及MIMO天线进行了仿真与分析结果发现,该毫米波MIMO天线在5.1～41.8 GHz频率范围内回波损耗均小于-10 dB,并且具有良好的辐射特性。     

超宽带准八木天线阵列设计

准八木(Quasi-Yagi)天线是一种基于传统八木天线的宽带平面微带天线,具有良好的增益特性.为了实现超宽带系统的远距离通信,该天线在准八木天线基础上增加了引向器,从而在对天线剖面影响较小的前提下提高了天线单元的增益.利用宽带馈电网络组阵,使天线阵列具有良好的阻抗匹配性能,显著提高了天线的辐射效率.仿真和测试结果均表明:准八木天线有效地实现了超宽带、小型化、高增益,并且在水平方向上天线的能量辐射范围比较大,而在垂直方向上能量辐射相对集中,从而在远距离地面通信中有效增加了辐射能量的利用率,可以实现定向远距离地面宽带通信.     

互耦和随机幅相误差对直线阵副瓣电平的影响

基于现代天线统计理论,推导出考虑互耦时具有随机馈电幅相误差线阵的功率方向性函数的均值表达式,定义了天线误差敏感系数,并利用得到的功率方向性函数的均值表达式给出对不同单元数、不同幅度加权线阵的仿真结果,进而分析互耦及随机馈电幅相误差对线阵副瓣的影响.数值仿真表明,天线单元间的耦合越强,单元数越少,功率方向性函数均值的副瓣电平随扫描角的变化越剧烈;为实现超低副瓣电平而采用的幅度加权会使天线的误差敏感性急剧增强.