一种具有宽角稳定相位中心的双频段圆极化GNSS天线设计

本文介绍了一种在宽波束范围内具有稳定相位中心的双频段圆极化 GNSS(全球卫星导航系统)天线。天线设计为层叠空气腔式天线结构,采用幅度相等,相位相差 90°的四端口馈电方式,空气腔式天线在宽角范围内获得了较好的圆极化辐射特性。对称结构以及等幅等相差馈电的天线设计,可在宽角范围内获得较高的相位中心稳定度。测试结果表明:在四个导航频段内, 天线波束宽度大于±36°,±46°角域范围内的轴比小于 3dB,±70°角域范围内的相位中心稳定度小于 1.61mm,具备很强的工程应用价值。     

一种超宽带双极化阵列天线的设计

为满足超宽带无线通信应用需求,研究了一种超宽带双极化强耦合阵列天线. 阵元由两对相连印刷偶极子正交构成,结合Marchand巴伦与Wilkinson功分器构建的馈电网络,实现了平衡馈电、阻抗变换和带内共模谐振抑制等技术. 实验与仿真结果表明,该阵列天线可实现阻抗带宽1.5～4.0 GHz,E面波束扫描范围±60°,H面波束扫描范围±50°,并且天线结构简单,适合双极化宽角扫描相控阵天线系统的应用.     

一种低剖面紧耦合超宽带天线设计

设计一种新型紧耦合天线阵列(TCA)。该阵列单元采用平面蝶形偶极子,利用单元之间的耦合效应以达到展宽天线频带的效果。通过在天线阵列与导体接地板之间加载阻性频率选择表面(RFSS)来抑制导体接地板对天线造成的短路点,进一步增加阻抗匹配带宽。本文设计寄生层以代替传统的介质板宽角匹配层,大大降低天线的剖面高度及质量,改善阵列的扫描特性。仿真实验结果表明：设计的紧耦合阵列在1.5~14 GHz频带内有良好的阻抗匹配(电压驻波比(VSWR)<2),可实现E面、H面45°宽角扫描。     

基于双F型馈电探针的宽带圆极化微带天线设计

分析和设计了一种采用双F型馈电探针结构的宽带圆极化微带天线。天线采用Wilkinson功分移相器形成两路幅度相等、相位差90°的信号,通过两根F型馈电探针对空气介质层上方的方形贴片进行正交耦合馈电来实现圆极化。仿真结果表明:该天线能够实现67.2%的阻抗带宽(VSWR<2)以及29.3%的3 dB轴比带宽,具备良好的宽带圆极化和宽角扫描特性,并且,天线的剖面高度仅为0.09λ0(λ0为中心频率对应波长),具有广阔的应用前景。     

四臂螺旋天线设计与实现研究

文章介绍了四臂螺旋天线的结构特性和几何尺寸、螺旋模式;设计了一种小型四臂螺旋天线,采用巴伦平衡结构的自相移馈电方式馈电,将螺旋臂印刷在高介电常数陶瓷柱上,减小了天线的体积,通过仿真分析,该种天线具有良好的宽波束和圆极化特性。     

一种宽带宽角双极化低剖面相控阵天线

提出了一种米波段的宽带宽角双极化相控阵天线,实现了结构简单、质量轻且剖面低的天线设计。辐射单元间的紧耦合提供了基本的宽带特性,对单支节巴伦的改进以及加载隔离板的措施则在降低剖面高度的同时进一步挖掘了宽带潜能;为改善宽角扫描性能,还引入了宽角阻抗匹配层。最终,在135 MHz ~270 MHz 仅0. 1λL 剖面高度内实现依45°扫描,在对低剖面要求严格的宽带宽角场合具有广泛应用前景。     

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。     

Ku波段一体化开口脊波导阵列天线

设计了一种集成内校正通道的Ku波段一体化开口脊波导阵列天线,由底部的同轴连接器馈电,经渐变阶梯状的过渡匹配段同轴波导变换,并压缩波导截面尺寸以实现宽带二维宽扫性能。在开口脊波导底部设置耦合槽和校正波导,形成内校正通道,并将馈电连接器偏置,使一条校正波导可以耦合相邻的两列天线单元,实现了高集成度一体化设计。设计制造了8×8单元的天线阵面,实测结果表明,该天线驻波小于2的相对带宽为14%,可实现二维±60°的宽角扫描,天线增益约21.8dB,辐射效率81.7%。该天线具有宽带、二维宽扫、结构紧凑、高集成度等优点,且实现了小单元间距相控阵天线的内校正功能。     

无人机载Ku波段有源相控阵天线

设计了一种无人机载雷达的Ku波段有源相控阵天线,分析了有源相控阵天线的系统组成、模块布局和设计思路,实现了高集成、低剖面的有源相控阵天线设计,并可同时实现SAR和GMTI功能。设计了32行线源的宽边纵缝驻波阵形式的波导裂缝阵列天线,通过加脊和分区馈电法扩展了天线的工作带宽。采用FFT反演算法在微波近场暗室中对有源相控阵天线进行了校正补偿。实测结果表明该有源天线可以实现两维-20dB的低副瓣电平,并可在俯仰向实现±60°的相控阵扫描,实测方向图与仿真结果相吻合。本天线具有宽带宽角扫描、低副瓣、低剖面、结构紧凑等优点。     

4.9 GHz小型化集成相控阵天线设计

设计了一种相位控制和馈电一体化的8×8相控阵天线。将多路微带线功分器和移相器芯片集成于同一片电路板作为馈电网络并压合于阵列天线背面,形成了单端口馈电的64单元集成相控阵天线。该相控阵天线整体厚度仅2.25 mm,馈电端口至天线单元之间没有任何连接电缆,具有低剖面小型化和一体化的显著优点。电磁仿真结果显示,4.9 GHz的回波损耗小于-25 dB,最大增益为22.5 dB。此外,主极化和交叉极化隔离度为30 dB,主波束可实现-58°~62°平面扫描,具有较好的交叉极化和波束宽角域连续扫描特性,可应用于5G移动通信小型基站。     

一种加载铁氧体磁环的高功率宽带巴伦

针对高功率天线的差分馈电和阻抗匹配问题,文中提出了一种基于同轴线结构加载铁氧体磁环的宽 带巴伦模型。双同轴线具有阻抗变换功能和较好的功率承载能力,铁氧体磁环改善了巴伦在低频时的输入匹配和 两个输出端口不平衡度。仿真和实测表明,此巴伦在0. 05~1. 24 GHz 内回波损耗低于-10 dB,去除3. 0 dB 系统插损 后单端插入损耗在1. 5 dB 以内,两端输出的相位不平衡度在5°以内,幅度不平衡度在2%以内。通过分析巴伦的电 磁热损耗场、温度场和应力形变场,验证了巴伦在高功率馈电下的工作性能,结果表明此巴伦在工作频带内能够承 受500 W 的功率。     

一种新型双环宽带圆极化微带天线设计

针对微带天线存在固有频段窄、辐射效率低,且难以获得高增益的问题,设计制作了一种新型双环宽带圆极化微带天线。天线贴片单元采用由槽型环和带状环组成的槽带状结构。槽型环和带状环分别在频率较低部分和频率较高部分各提供一个最小轴比值,通过两个最小轴比值的适当结合达到明显的带宽增强效果。天线利用宽带巴伦结构进行馈电,有效增强了阻抗匹配。通过参数优化和实物制作,仿真与实测结果表明,该天线的阻抗带宽(VSWR≤2)和3 dB轴比带宽分别达到了37%和29.8%,增益达到6.4 dB。     

一种可调式自相移印制四臂螺旋天线

船载海事卫星(INMARSAT)通信天线波束宽度较窄,且在风浪下船体摇晃难以与低仰角处卫星进行通信。提出一种带有开槽巴伦的可调式自相移四臂螺旋天线,避免了馈电网络造成的横向面积过大等问题。天线长振子臂长度可微调,结合调整开槽巴伦上的移动环,可以局部改变天线通信频带。通过基于有限元算法的HFSS仿真和实验,得出该天线具有宽波束特性,3 dB 波瓣宽度约为165°。另外,可以实现左右圆极化互相转换,在较宽的角度下,天线轴比低于6 dB。该天线既可以作为海事卫星通信天线,又可以作为北斗、GPS 导航天线和测浪高所用的左旋圆极化天线。     

基于0.18-μm锗硅BiCMOS工艺的60 GHz匹配型高隔离小型化变压器巴伦

介绍了一种工作在60 GHz频率的具有输出端口间高隔离和全端口匹配特性的小型化变压器巴伦芯片,该芯片采用0.18-μm锗硅BiCMOS工艺设计并加工。通过在60 GHz变压器巴伦的输出端口之间引入隔离电路,提高巴伦的隔离度性能并改善输出端口匹配性能;在此基础上,提出了一种基于左手材料传输线的隔离电路,能大大改善传统隔离电路中分布式传输线尺寸大的问题;为了进一步实现巴伦的小型化,在设计中采用了负载电容补偿技术,同时能改善变压器巴伦输入端口的匹配性能。设计的巴伦芯片经过电磁场仿真,其结果与在片测试结果有较高的一致性,验证了提出的设计方法,设计的巴伦芯片具有全端口匹配和输出端口间高隔离度的特性。基于实测结果,在60 GHz频率处,设计的巴伦芯片实现了超过25 dB的输出端口隔离度和优于18 dB的输出端口回波损耗,且占用尺寸极小,仅为0.022 mm²。     

Broadband SiGe HBT Gilbert downconverter with 1.8 to 36 GHz integrated dual Marchand balun

A broadband Gilbert downconverter with an integrated dual Marchand balun (balanced to unbalanced transformer) is demonstrated by using 0.35 m SiGe heterojunction bipolar transistor (HBT) technology. A dual Marchand balun consisting of a lower band balun and an upper band balun is employed in the LO stage of the downconverter to maintain balanced LO signals from 1.8 to 36 GHz. The broadband downconverter has peak conversion gain of 3 dB at RF 3 GHz and 3 dB bandwidth of 1.8 to 20 GHz at 3.3 V DC supply.     

一种应用于LTE和5G中频段的宽带双极化基站天线

设计了一款适用于LTE和5G中频段的宽带双极化微基站天线.该天线主要由四部分组成:主辐射器,馈电巴伦结构,反射面和方形寄生贴片.其中辐射面上的圆形连接条产生多个电流路径,并引入额外的谐振点实现了阻抗匹配,同时方形寄生贴片有效扩展了高频段的带宽.实测结果表明,该天线具有50％(2.2～3.65 GHz)的阻抗带宽,反射系...     

A novel LTCC miniaturized dualband balun

In this letter, a novel low temperature cofired ceramic (LTCC) miniaturized dualband balun using a tapered line structure has been presented. The key concept for our dualband solution is by employing tapered line structures in the conventional Marchand baluns. In our new design, we have demonstrated the tapered line structure can shift the periodic operation frequency to a desired frequency band. A sample balun design has been presented. The novel LTCC dualband balun has been simulated and verified by measurement. The measured results exhibit that the proposed balun can easily cover the important radio frequency bands at 2.4GHz, 5.25GHz, and 5.85GHz.     

Integrated low-loss balun for Vivaldi antennas

A low-loss balun is presented that can be integrated on the low-permittivity substrates usually used in the construction of the adjoining Vivaldi antenna for improving the antenna radiation. However, it also increases the unwanted radiation of the feeding balun required for impedance matching and mode conversion. The radiation losses of the balun are reduced by limiting the size of balun, which is achieved by cladding the balun with slabs of high permittivity dielectric.     

无线收发前端小型化巴伦的研究

针对射频前端的小型化巴伦展开研究,在理论分析上,从变压器型巴伦的原理出发,将电磁场数值方法和微波网络理论相结合,将标准散射（S）参数和混合散射（S）参数相结合,提出了新颖的巴伦特性的理论研究方法;在实际应用上,利用高阻性硅基集成无源器件（Integrated Passive Device,IPD）技术,经过电磁仿真和优化,设计和制作了基于交叉耦合平面螺旋线结构的小型化变压器型巴伦.巴伦的尺寸仅为1.85 mm×1.6 mm,10 dB单端回波损耗带宽为2.07~2.80 GHz,频带内插入损耗小于0.98 dB,差分对幅度失配小于0.43 dB,相位失配小于3.8°,仿真结果得到了实验验证.     

低成本宽带90°巴伦的研究与设计

提出并设计了一种低成本宽带90°巴伦电路结构,电路由宽带耦合威尔金森功分器、弱耦合线和扇形阶跃阻抗谐振器级联的宽带90°移相器组成。利用电磁仿真软件HFSS对工作在中心频率为1.65GHz 的微带电路进行建模和仿真。采用PCB工艺制作了电路实物并利用矢量网络分析仪进行测试;对比得出仿真与测试结果十分吻合,该巴伦实测相对带宽大于117.0% (0.65～2.58GHz),带内各端口回波损耗好于12.6 dB,输出端口隔离度大于13.1dB,带内插入损耗小于0.5 dB,相位误差小于90°±7.6°。与现有的结构和设计相比,该巴伦不仅具有更大的工作频带和单层电路布局,而且具有容易加工、成本低的优点。