2．4GHz四单元微带贴片天线阵的设计与仿真

为满足2.4 GHz ISM频段无线宽带定向通信要求,设计了一种口径耦合的小型四单元短路贴片天线阵,采用短路面加载辐射贴片,使单元贴片天线长度缩小一半,仿真结果表明,天线阵工作于ISM频段2.42～2.4835 GHz,增益达到11.5 dBi.同时设计了加反射板的宽频带四单元平面单极天线阵,天线中心频率为2.4 GHz,|S11|<-14 dB为500 MHz,相对带宽是20 %,增益达14.7 dBi.     

基于顺序旋转馈电的Ka波段圆极化天线阵设计

针对航空航天、雷达和通信系统对定向性平面圆极化天线阵的需求，本文研究并实现了Ka波段宽带圆极化16单元微带天线阵。该天线阵以角截断微带贴片作为基本谐振单元，采用顺序旋转馈电技术构造成4元阵列，并再次对4元阵应用顺序旋转馈电技术，得到16元天线阵列以获得高增益。通过计算电磁学仿真软件对天线性能进行了分析，并使用Rogers 5880制作了天线实物，仿真和测量结果符合得很好。研究结果表明，在29.08～31.22 GHz频段内，天线阵的反射系数小于-10 dB，轴比小于3 dB，相对带宽超过13.8%，验证了通过顺序旋转技术，可以有效地实现高增益平面圆极化天线阵。     

具有陷波结构的超宽带Vivaldi天线设计

高速通信系统需要超宽带天线的支撑,衡量超宽带天线的主要技术指标是相对带宽与增益,如何抑制频间串扰也是需要解决的问题,为此,设计一款具有陷波结构的超宽带天线,可以有效隔离各个频点。在典型Vivaldi天线结构的基础上,通过在天线的最大开口处加载1个梯形辐射片,间接构成三角形缝隙实现陷波;将馈电的微带线置于上、下2个辐射片之间的中间层,以电磁耦合的方式给2个辐射片同时馈电。仿真结果表明,天线覆盖的频带范围为2.8～11.7 GHz,相对带宽为123%,该频带内有6个谐振频点,最大与最小增益分别为9.46 dB和5.11 dB,同时产生6个陷波频点:4.25,5.6,7.4,9.05,10.7,12.35 GHz,将各个谐振频点相互隔离。该超宽带天线不仅具有较高的增益,而且也解决了通信串扰的问题。     

一种新型宽带方向图可重构天线

设计了一种具有两个辐射模式的宽带方向图可重构天线。该天线由两个准八木天线单元组成,两个单元的辐射体分别指向相反的方向。两个单元使用同一根同轴线从背面馈电,在每个单元的馈线与同轴线馈点之间安装一个PIN二极管以控制辐射模式。在天线振子的下方安装反射板用以调节天线的辐射方向,避免了天线对射频组件的干扰。仿真结果显示,天线的工作频段为5.00~5.65 GHz,两种模式的主瓣分别指向θ=±55°,3 dB波瓣宽度均为110°,工作频段内增益为7.3~7.7 dB,调节反射板的尺寸可以改变天线的主瓣指向。对该天线进行了实际制作和测量,实测结果和仿真结果较吻合。该天线可以用于智能通信系统。     

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。     

一种对跖圆形的宽带共形阵列天线

针对目前共形天线带宽窄、增益低的缺点,提出了一种新型的宽带对跖圆形天线结构.利用该结构组成的串联和串并联结合的共形阵列天线,其增益高、带宽宽,可以工作在无线局域网(WLAN)2.4GHz频段.仿真结果表明,共形后的串联4单元横向阵列天线的-10dB带宽为1.812~2.901GHz(相对工作带宽46.2%),在2.45GHz处的最大增益为6.8dBi.而纵向共形后的串并联4×4单元阵列天线可以实现双频带,-10dB带宽分别为2.316~2.367GHz和2.588~2.858GHz,在2.8GHz处的最大增益为7.2dBi.     

5.8GHz串馈低副瓣双极化微带天线阵设计

采用串联馈电方式设计了一种工作于5.8 GHz低副瓣八元微带天线阵,该天线易于制作,具有双线极化、高增益、窄波束特性,仿真旁瓣电平为-18 dB,实测垂直极化端口S11<-10 dB的带宽是5.5~6.5 GHz,水平极化端口S22<-10 dB的带宽是5.7~6.6 GHz,能较好地满足ISM频段无线通信系统的要求。     

一种高性能Fabry-Pérot贴片天线设计

提出了一种新的极化转换单元结构,可作为覆层用于设计具有高辐射性能的微带贴片天线.通过采用在介质基板上下表面涂覆的矩形金属贴片切角的方式,实现了传输系数主极化及交叉极化幅度差和相位差在9.0~12.8 GHz频段范围内分别稳定在±3 dB及90°±15°之间,从而取得了宽带极化转换性能,最后在微带贴片天线辐射的线极化波的激励下,实现了-10 dB反射系数带宽为2.8 GHz(9.0~11.8 GHz),3 dB轴比带宽为11.0~11.5GHz,峰值增益为9.8 dBic,这为新体制雷达天线的设计应用提供了一种新思路.     

一种宽频带低交叉极化伞形印刷振子阵列天线

为了增加天线带宽及降低交叉极化,采用中心balun馈电双层伞形印刷振子天线结构,设计了一种新型宽带阵列天线．仿真表明,天线单元相对阻抗带宽(驻波比小于等于2)为38.8％,交叉极化电平小于-45dB,前后比优于16.4dB．阵列天线带宽达到39.4％,H面交叉极化电平小于-48dB,增益达到16.2dB．     

一种超宽带穿墙雷达天线单元的设计

针对超宽带穿墙雷达的成像分辨率不高和探测运动目标等问题,设计一种大带宽、多极化的超宽带天线单元。该天线单元采用双线性极化微带贴片天线的形式,同轴线馈电,并在背面加装反射板,使天线向前半空间辐射。实际测试表明,天线单元的端口驻波比小于2的带宽为0.85~2.05 GHz,极化隔离度小于-30 d B,可在超宽带穿墙雷达上实现成像和探测运动目标。     

应用于电磁测量系统的正弦天线设计

设计并实现了一种应用于电磁测量系统的正弦天线。应用微带指数渐变巴伦结构对天线进行馈电,采用圆锥形平台反射腔实现天线的单向辐射,使用3 dB电桥实现天线的双圆极化性能,利用电磁仿真软件Ansoft HFSS进行仿真及优化。使用Ansoft HFSS软件和矢量网络分析仪E5071C分别对天线模型和实物进行仿真及测试,仿真结果显示,正弦天线在1.0～2.6 GHz频段内电压驻波比小于2,法向增益7.8～8.2 dBic,相比于平面阿基米德螺旋天线和平面等角螺旋天线,实现了双圆极化性能。实测结果表明,所设计的天线在1.0～2.6 GHz内电压驻波比小于2,利用微波暗室进行方向图测试,法向增益7.4～8.0 dBic,测试结果与仿真结果相符合。设计的天线能够应用于电磁测量系统。     

一种新型宽频带全向天线的设计

全向天线在下一代宽带移动通信中有着广泛的应用．设计了一种新型的交叉馈电宽频带全向天线,通过加宽振子和加载巴伦实现了天线的宽带特性,使用平行耦合双线对两个宽带对称振子进行交叉馈电．通过对半波振子天线的理论分析、HFSS仿真软件的计算和加工并实测得到：天线印制在厚度为1.5mm、介电常数为2.55的介质板上,实测电压驻波比带宽为44.7％(在2.6～4.1GHz范围内天线的驻波比小于2),并且在整个频段内方向图不分裂,在设计的频段内方向图不圆度小于2.3dB,增益大于1.6dB．该天线结构简单,易于加工,实用性很强．     

具有电倾角的双频双向印刷阵列天线

给出了由双面印刷偶极子组成的双频双向阵列天线设计,通过合理设计阵列馈电结构,实现了具有电倾角波束的天线,而不需使用复杂的移相器,极大地降低了天线的复杂度和成本;采用V形偶极子代替传统单元增加水平面波束宽度,并用微带结构的多工器将两个频段的阵列连接起来以实现双频特性,克服了一般双向天线仅为单频工作且不易实现电倾角的缺点．设计了具有20°电倾角的4单元和6单元双频天线阵列,分别工作在2．4GHz和5．8GHz频段．实验测试结果表明：天线在2．4GHz频段VSWR〈1．5的带宽有15％,增益为6．6dBi：而在5．8GHz频段VSWR〈1．5的带宽有6％,增益为8．0dBi．所设计的天线具有小型化、低成本、双频、多用途集成天线的优点．     

等效电路法在Vivaldi天线设计中的应用

为实现突破反复实验设计的传统方法,设计了微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线。该天线馈电部分的设计采用等效电路法,借助计算机辅助设计手段优化天线结构,对制作的实验样机进行了测试。最后,分析了加工工艺对该天线设计参数的影响。该天线工作频段为3．1—10．6GHz,在整个频段内天线增益超过8．5dB,3dB波束宽度超过40度,辐射效率达到了81％,满足FCC规定的超宽带天线的指标。     

应用于多模系统中的宽带圆极化天线

设计了一种应用于多模系统的宽带特性圆极化天线。该设计基于自相移形式的圆极化交叉偶极子天线,通过在偶极子臂之间引入寄生单元来拓展天线的阻抗带宽和轴比带宽,应用三维电磁场仿真软件CST(CST Studio Suite)建模仿真,确定寄生单元的数量、位置及相关参数,并验证天线的性能。仿真结果表明,在1.12 GHz～2.11 GHz的导航频段内,所设计天线满足回波损耗大于10 dB;阻抗带宽相对值为61%;轴比带宽为53%,覆盖范围为1.16 GHz～2.00 GHz;增益最大值可达10.5 dBic。     

三频段MIMO天线的双中和线去耦合设计

设计了一款可以应用于LTE2300和WiMAX3.5/5.8 GHz频段的多输入多输出(MIMO)天线,其由2个相距4 mm的对称单元组成,且每个单元由"己"和"弓"形的弯折线构成。采用背对背布局形式的组阵方式来实现低频段的高隔离度。同时,为了提高中频段和高频段端口间的隔离,将双中和线去耦结构加载至天线单元两端,并对该去耦结构进行了理论分析和实验验证。利用HFSS仿真软件对MIMO天线的性能参数包括S参数、辐射模式、增益和包络相关系数(ECC)等进行研究。结果表明,在频点为3.5 GHz处隔离度提高25 dB,在频点为5.7 GHz处实现了30 dB的隔离度。此外,该天线具有全向辐射特性,在工作频段内具有较好的分集增益。     

基于寄生耦合单元的多频段微带天线设计

通过在金属贴片边缘增加寄生耦合单元,设计了单馈点、易共形的紧凑多频段微带天线.该微带天线由地面、馈电传递单元及其两侧边缘的一个曲折线形贴片寄生耦合单元和一个T形贴片寄生耦合单元组成.天线的谐振频率和带宽由2个寄生耦合单元的结构尺寸以及寄生单元与馈电传递单元之间的相互耦合共同确定,可以通过调整寄生耦合单元的结构参数独立调整各谐振频点.通过计算电磁学软件分析了各结构参数对谐振频率的影响,并仿真了一种典型情况的天线,其工作频段为0.972~0.988 GHz、2.178~2.27 GHz和3.293~3.356 GHz.该天线仿真和测试结果符合得很好,验证了可通过单馈点激励多个寄生耦合单元的方法有效地设计多频段天线.     

WLAN频段印刷全向天线设计

设计一种印刷串馈偶极子天线。采用平行双线作为馈线,印刷偶极子为辐射单元。馈电端采用四分之波长阻抗变换器进行阻抗匹配。天线单元采用互补结构,提高带宽,优化天线H面的不圆度。仿真结果表明,该天线电压驻波比小于2的带宽为20%,电压驻波比小于1.5的带宽为15%,在整个频段内水平面不圆度小于0.8dB,具有良好的全向性。实测结果优于仿真结果。     

一种超宽带高增益对踵Vivaldi天线

本文设计了一种带宽3.3～40 GHz的新型超宽带高增益对踵Vivaldi天线,该天线介质板两侧采用相同的辐射结构,由一个微带线和两条指数型槽线构成.在天线辐射方向添加一块梯形结构介质板,将天线正反两面的表面电流限制在天线辐射方向,既可以矫正E面方向图的增益峰值偏移角度,也可以提升天线辐射强度.实测结果显示,3.3～40 GHz带宽内的驻波比均小于2,倍频带宽大于12,增益为1.0～12.6 dB.该天线的E面方向图对称性好,天线的交叉极化比小,且易于设计、成本低廉,在超带宽、高增益的天线领域具有较高应用价值.     

Ku波段高温超导天线阵列的设计

为提高微带天线阵列中馈电网络的效率,使用超导材料YBCO薄膜替代普通的铜制作天线的馈电网络。由于大部分超导材料的基底介电常数较高、Q值很大,造成天线带宽窄,采用口径耦合的方法拓宽天线的带宽,设计一款Ku波段的八元微带天线阵列,并用CST软件进行仿真与优化,在14~17.5GHz带宽内,天线阵列的S11-10dB,相对阻抗带宽为22.2%,最大增益为16.3dB,适用于卫星Ku波段上行通信。