一种轴线倾斜的圆锥对数螺旋天线

在圆锥对数螺旋天线构建阵列时,当有效辐射区间距超过一个波长或单元辐射方向不一致时,会出现阵列天线性能下降的情况。本文提出一种轴线倾斜的圆锥对数螺旋天线,将圆锥对数螺旋天线结构连续地向一侧平移,能够在实现轴线倾斜的同时,辐射结构依旧面向z轴方向。该天线的辐射保持沿z轴方向,具有“轴线倾斜,方向图少倾斜”的特点,可以解决圆锥对数螺旋天线阵列性能下降的问题。针对倾斜圆锥对数螺旋天线的复杂结构,给出了一种倾斜螺旋线展开方法,使天线可以用柔性印制电路板工艺加工。本文设计并加工了轴线倾斜20°的倾斜圆锥对数螺旋天线,实测方向图最大偏移11.8°,验证了该天线的有效性。

基于双螺旋结构的紧凑型全向圆极化天线

针对混合法向模螺旋天线方向图不对称问题,提出了一种基于双螺旋法向模的紧凑型全向圆极化天线。该天线主要由两种不同尺寸的螺旋、连接不同尺寸螺旋的两对金属短棒以及馈电巴伦组成。其中,大小螺旋分别主要贡献水平极化和垂直极化,从而实现全向圆极化辐射。相对于单螺旋法向模天线,该双螺旋天线结构更对称,能够实现更为均匀的全向辐射方向图。同时,利用两对金属短棒将大小螺旋进行级联,天线结构更加紧凑,横向尺寸仅为0.15λ。研究结果显示,该天线仿真轴比带宽2.29~2.49GHz,全向增益范围1.2~2.2dBic,能够实现良好的全向圆极化辐射。天线采用金属3D打印技术进行加工。实测结果与仿真结果吻合良好,实测轴比带宽2.27~2.47GHz,最大增益2.08dBic,水平面轴比小于3d B,适用于室内物联网等应用场景。

交叉耦合馈电的小型化八臂缝隙螺旋天线

研究了一种应用于卫星导航终端的小型化交叉耦合馈电八臂缝隙螺旋天线。八条缝隙螺旋臂作为天线的辐射单元,蚀刻在FR4介质基板构成的方形柱状结构的外表面。馈电网络为上、下相互正交四分之三圆环的交叉偶极子微带线结构,延伸至了外表面且实现了交叉耦合馈电。天线尺寸为0.082λ0×0.082λ0×0.130λ0(λ0为中心频率1.561 GHz对应的自由空间波长),实测结果显示,|S11|≤-10 dB的阻抗带宽为1.554 GHz~1.591 GHz,3 dB轴比带宽为1.535 GHz~1.594 GHz。在北斗卫星导航系统B1频段中心频率(1.561 GHz)和全球定位系统L1频段中心频率(1.575 GHz)处的增益分别达到了2.56 dBi和2.75 dBi。该天线采用八臂缝隙螺旋和交叉偶极子臂耦合馈电相结合的结构,实现了较好的圆极化性能,同时具备宽频带和小型化的特点。

加载螺旋天线的优化设计

采用螺旋式结构以及加载的方法可以使天线小型化和宽带化.研究了遗传算法和矩量法相结合的方法来快速优化设计宽带小型化加载法向模螺旋天线.采用基于曲线基函数和检验函数的矩量法来快速精确分析法向模螺旋天线,然后结合遗传算法对加载法向模螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计,并采用Sherman Morrison Woodbury公式来快速求解加载元件值和加载位置改变后的阻抗矩阵方程,提高了优化设计的效率.

加载法向模螺旋天线的研究

采用矩量法分析了法向模螺旋天线加载后的电特性 ,探讨用加载来实现法向模螺旋天线宽带化小型化的可行性。计算时采用螺旋线段对天线进行划分 ,然后采用三角形基函数脉冲基检验的矩量法来快速精确计算天线上的电流分布。计算了一些加载螺旋天线的实例 ,并与直线段划分的矩量法的结果进行比较。最后借助遗传算法优化设计了一付工作在 2 2 0～ 4 0

应用于海事卫星通信的低剖面变升角螺旋天线设计

为了满足"动中通"海事卫星通信终端对天线的需求,提出了一种低剖面、变升角螺旋天线的设计方案.天线主体采用铜箔材料制作,利用泡沫塑料支撑,在限定天线高度的情况下,通过改变升角提升天线的圆极化辐射性能;通过调节微带匹配段改善天线的输入阻抗匹配.给出了天线的设计思路,通过大量的电磁仿真计算,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工和测量.实测结果表明,在海事卫星通信工作频带内,驻波比小于1.12,增益高于9dBi,轴比小于3dB,实测结果与仿真结果具有较好的一致性.该天线具有重量轻、剖面低、易于调谐的特点,为"动中通"海事卫星通信终端天线阵提供了一种新颖的单元天线结构.

一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线

提出了一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线结构——正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线。在阿基米德螺旋线中加入正弦波可以在螺旋线半径一定的情况下更好地延长天线臂的电长度,提高天线的小型化程度,并有助于保持传统阿基米德螺旋天线优良的辐射特性。仿真和测量结果表明:在2 GHz～10 GHz的频率范围内,与传统的阿基米德螺旋天线相比,正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线口径面积减少了47%。

基于EBG结构吸波材料在螺旋天线阵中的应用

研究了基于EBG结构的超薄吸波材料在螺旋天线阵RCS缩减中的应用。通过采取在EBG贴片之间加载集总电阻的方式实现吸波材料,并将螺旋天线阵金属底面用EBG吸波材料代替,以期实现了天线阵工作频带内RCS减缩的目标。实验结果表明,在EBGRAM的吸收频段内该吸波材料能有效缩减螺旋天线阵的RCS,同时保持天线单元辐射性能,仅前向增益有所下降。

平面螺旋天线小型化研究

由于在超宽频带范围内具有良好的圆极化特性,平面螺旋天线在现代通信领域的应用越来越广泛,但是其在低频工作时的大尺寸决定平面螺旋天线在未来的应用中必须实现小型化。平面螺旋天线的小型化分为口径面积的小型化和剖面的小型化。本文归纳总结了前人在平面螺旋天线小型化方面的方式方法与我们在这方面的创新研究。口径面积的小型化方面,设计了正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线、复合式平面螺旋天线及自补特性不变的臂宽渐削式阿基米德螺旋天线,分别获得63.6%、73.2%和73.1%的口径面积小型化。在剖面小型化方面,从一个全新的角度出发,解决了平面螺旋天线低剖面设计中面临的馈线长度问题,设计了低输入阻抗的平面螺旋结构及其相应的小型化结构,这两种结构在端口阻抗设为75Ω和50Ω时可获得较好的宽带匹配,它们的剖面深度分别是各自最大工作波长的15%和2.7%。

基模螺旋天线的研究

本文提出了一种计算基模螺旋天线的新方法 .该方法采用螺旋线段对基模螺旋天线进行划分 ,只需少量分段就可用矩量法对其进行精确模拟分析 .文中求出了螺旋天线上的电流分布和远场方向图 ,与直线段模拟计算结果吻合良好 .求阻抗矩阵Z时 ,利用螺旋天线的对称性和周期性 ,只需求出一小部分元素就可得到Z矩阵的其它元素的值 .该方法分段数少 ,使得计算时间和计算所需存储量大大减小 。

螺旋天线的快速分析及宽带化设计

研究了一种快速计算螺旋天线电特性的新方法,并结合遗传算法对天线进行了宽带、小型化设计。采用直线段对法向模螺旋天线进行划分,应用合成基函数及合成检验函数的矩量法对阻抗矩阵进行了降阶处理,节省了求解矩阵方程所需的时间和存储量。结合遗传算法对加载法向模螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计,并采用ShermanMorrisonWoodbury公式快速求解加载后的矩阵方程,提高了优化设计的效率。最后,成功设计了一副工作在100～1000MHz的宽带小型化螺旋天线。

一种新型双频宽波束四臂螺旋天线的设计

根据移动卫星通信和卫星导航定位中对天线宽波束、圆极化和低仰角增益等要求,设计了一种新型的双频四臂螺旋天线,通过将工作于不同频段的两副结构类似的天线以内外共轴的方式形成一个整体来实现双频工作。天线通过开槽线巴伦实现平衡馈电,利用四臂螺旋自身的结构特点构造了90°自相移结构,获得了较好的宽波束圆极化特性。测试结果表明,实测和仿真结果基本一致,天线在两个频段都实现了较好的宽波束圆极化特性。

曲线分段的矩量法分析阿基米德平面螺旋天线

从混合位积分方程出发，采用矩量法结合曲线分段的三角基函数和脉冲检验函数分析了阿基米德平面螺旋天线，给出了输入阻抗，电流分布以及辐射方向图结果。从曲线形式的海伦积分方程出发结合折线分段的脉冲基函数点匹配法比较结果与文献[2～4]十分吻合。由于采用了曲线分段，在相同分段数情况下其结果的精度将比采用折线分段的高。

快速计算法向模螺旋天线的电特性

研究了一种计算法向模螺旋天线电特性的新方法.该方法采用了直线段对法向模螺旋天线进行划分,应用合成基函数及相对应的合成检验函数的矩量法对天线进行了模拟分析.用该方法对阻抗矩阵进行了降阶处理,使得求解矩阵方程所需的时间和所需存储量大大减少.计算结果表明,其电流分布和远场方向图与NEC计算结果吻合良好.

新型低剖面阿基米德螺旋天线设计

设计了一款低输入阻抗的阿基米德螺旋天线。在传统阿基米德螺旋天线的始端加入宽度一定的指数螺蜷线,天线的输入阻抗得到降低,从而放松了对指数渐变微带线馈电巴仑的长度要求。该天线的输入阻抗为75Ω,这使得指数渐变微带巴仑的长度仅为22.5mm即可充分满足天线在2～10GHz频率范围内的馈电要求。天线采用深度为22.5mm(约为最大工作波长的15%)的反射背腔,测试结果表明:在2～10GHz的频率范围内,天线驻波比小于2.5,天线主辐射方向上的轴比小于4dB,方向图对称性良好。

微带巴伦馈电圆锥等角螺旋天线设计与实验

无源雷达导引头一般采用宽带天线以满足对空间辐射源的探测和跟踪。圆锥等角螺旋天线具有宽频带和圆极化的辐射性能,因此它是一种合适的无源雷达导引头天线实现方案。为了满足实际项目的需要,本文开展了圆锥等角螺旋天线的设计和实验研究。设计了具体的天线结构和参数,采用微带粘结技术实现圆锥表面共形的等角螺旋天线臂的加工和焊接。设计了一种超宽带微带平衡-不平衡转换器(巴伦)以实现对设计天线的馈电。在微波暗室内对加工的天线进行了测量,给出了辐射方向图、增益、轴比等测试结果。实验结果表明,对于频带1GHz到5GHz工作频率范围,本文设计和加工的天线性能可以满足技术要求,其实验结果为本天线的实际应用奠定了基础。

一种星载平面螺旋天线的小型化设计方法

探讨了某星载背腔式平面螺旋天线的小型化设计方法。通过螺旋线传输段进行蝶形加载;辐射段和截止段进行曲线锯齿加载;改善了螺旋天线的低频和高频特性,克服了传统阿基米德螺旋天线臂长、传输损耗大、效率低的缺点,增加了螺旋曲线的有效长度;通过合理设计天线的反射腔高度,提高了天线的增益。对背腔式平面螺旋天线各参数进行了综合优化设计,研制出了具有小型化、宽频带、高增益等特点的复合加载平面螺旋天线实物样机,并进行了测量,结果表明,所设计的天线在带宽为5∶1工作频带内具有良好的阻抗和圆极化辐射特性,与传统螺旋天线相比,天线的几何尺寸要远小于同频带的平面螺旋天线。

采用二级DCIM方法计算厚介质微带的闭式格林函数

采用二级离散复镜像方法快速计算微带结构的闭式格林函数.离散复镜像方法采用广义函数束方法将谱域格林函数表示成指数函数的线性组合,并使用Sommerfeld恒等式得到空间域的闭式格林函数.二级离散复镜像方法将谱域格林函数分两步近似,减少了广义函数束方法对格林函数进行指数拟合的时间.数值结果表明,二级离散复镜像方法是一种快速、有效的求解闭式格林函数的方法.

笼形中馈天线的设计与优化

优化设计了一种性能良好的笼形中馈宽带天线．应用电磁场数值计算软件NEC2分析天线的增益和驻波，并将天线增益作为目标函数，通过构造合适的适应度函数利用遗传算法优化了天线的结构尺寸及阻抗匹配网络。使其在100-400MH2频带内的电特性满足驻波比小于3＋0．增益基本大于0dB．制作了天线样机．理论计算结果与测量结果吻合良好．

2GHz～25GHz圆锥对数螺旋天线的设计与性能仿真

本文精确地计算了圆锥对数螺旋天线的电流分布 ,在此基础上提出了设计圆锥对数螺旋天线的一种新思路 ,并对该天线在输入阻抗、辐射方向图等方面的特性进行了仿真。