一种Ka波段高增益磁电偶极子滤波阵列天线设计

针对Ka波段毫米波雷达与通信系统高效率与高集成度要求,提出了一款集成滤波功能的4×4高增益磁电偶极子阵列天线。该天线阵列由全谐振腔五阶滤波功分网络馈电,在通带内等功率激励4个子腔体,每个子腔体被激励起同相位的TM 210模式。通过在腔体表面选择合适的缝隙加载位置,可使子腔体等幅同相地激励2×2磁电偶极子天线子阵列。为了降低天线的加工复杂度,天线采用了金属三维打印技术加工。实测结果表明,该滤波阵列天线可以在27.4~31.0 GHz实现优于10 dB的回波损耗,天线阵列的最大增益为21.2 dB,工作频带内的增益变化小于1.5 dB,带外增益衰减超过20 dB/GHz。天线整体尺寸为42 mm×42 mm×18 mm。该阵列天线的高集成、高效率与高增益的特性使其非常适用于毫米波雷达及通信系统。

基于圆极化漏波阵的罗特曼透镜多波束天线设计

文章提出了一种具有无源波束扫描能力的平面圆极化多波束天线。该天线由基于基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)的漏波天线阵列和罗特曼透镜馈源网络组成。其中漏波天线作为天线辐射体,通过在SIW传输线上加载90°顺序旋转的非谐振辐射缝隙,实现了圆极化的辐射特性。为了实现低成本的波束扫描能力,使用罗特曼透镜作为天线的馈电网络。该天线设计采用双层结构,通用将漏波天线阵列置于罗特曼透镜上层,实现了天线的小型化。经仿真验证,该天线可在9.5 GHz~10.5 GHz的工作频带范围内,实现良好的阻抗匹配及±44°的圆极化波束扫描能力,并且每个波束均可在3 dB波束宽度内实现小于3 dB的轴比。

基于电调超表面及柱面反射面的相控阵天线设计

提出了一种基于电调可重构超表面的低成本相控阵天线。该天线结构由天线底部的抛物线反射面馈电网络、上层的波导缝隙阵列及在波导中加载的电调超表面3部分组成,通过抛物线反射面将馈源在天线下层平板波导中产生的柱面波转换为平面波并用来激励天线上层的波导缝隙阵列。为了实现低成本的波束扫描,在每条独立的波导缝隙天线前端加载了具有360°相位调制能力的电调超表面。通过改变变容二极管上的偏置电压的大小可改变超表面的透射相位,实现连续的波束扫描能力。该天线可实现±30°的连续波束扫描,最大副瓣电平值为-13 dB,增益变化为-2 dB。该天线的低成本、高效率的波束扫描特性使其非常适合应用在一些低成本的雷达及通信系统中。

一种Ka波段集成化滤波功分器设计

针对Ka波段毫米波探测与通信系统的高集成度、低损耗和高功率容量的要求,设计了一款集成滤波和功率分配功能的传输网络。采用耦合矩阵设计腔体滤波器,通过修正滤波器腔体间的耦合系数实现等功率分配。最终设计的全谐振腔结构可以在实现五阶滤波功能的同时,达到一分四等幅度同相位的功率分配。为了验证该设计的性能,使用金属三维打印技术对该滤波功分器进行一体化加工。测试结果表明,该滤波功分器可以在26.9~30.7 GHz的频率上实现优于14 dB的回波损耗,以及在4个输出端口实现约6.4 dB的插入损耗,实测结果与仿真结果一致。传输网络整体尺寸为58 mm×46 mm×18 mm。