一种宽带双极化波束切换微带天线的设计

以海港码头集装箱堆场的远程(无人化)操控系统为应用背景,提出一种控制方法简单和可实现性好的宽带双极化波束切换微带天线系统。该系统整体由微带阵列天线和波束控制电路两部分组成,其中微带阵列天线包含天线阵A和天线阵B两种类型。所涉及的双极化微带天线采用新型双贴片结构,使得天线实现较宽工作带宽的同时保持较高的极化隔离度;同时,通过在底层辐射贴片上开正方形环槽,实现天线的小型化。波束控制电路采用SP6T射频开关芯片,通过合理的电路设计布局,将两组射频开关集成于一块电路板,在保证低损耗、高速的多波束切换的同时减小了电路尺寸。实测结果表明:该天线的带宽达到21.8%(反射系数小于-10 dB),隔离度大于20 dB,在整个工作频段内该天线系统六个波束能够无缝覆盖-90°~90°工作区,增益优于12 dBi,双极化性能良好。

一种高性能功率放大器-圆极化天线的一体化设计

本文设计了一种具有圆极化辐射特性的高性能功率放大器-天线一体化电路。通过直接优化圆极化天线的输入阻抗,使之与消除输出匹配网络的功放电路直接集成。这种无缝集成方式不仅有效减少了插入和失配损耗以及整体电路尺寸,而且提高了整体的性能。采用的圆极化天线由矩形贴片和改进的地平面组成,通过在地平面上增加垂直短截线和切割水平缝隙,增强了天线的3 dB轴比带宽。为了验证,设计、制造和测量了工作在3.4 GHz~3.6 GHz的一体化电路原型。实验结果显示,功放-圆极化天线一体化电路在工作频带内的功率附加效率(PAE)超过60%,且3 dB轴比带宽达到320 MHz(相对于3500 MHz的中心频率为9.1%)。相较于传统的级联设计,PAE提高了8.5%,3 dB轴比带宽也得以改善。

各向异性介质基片上厚金属鳍线特性的研究

本文分析了各向异性介质基片上考虑金属鳍厚度的单侧鳍线和耦合侧鳍线的特性。应用横向等效传输线分析法推导出求解传播常数的矩阵方程,最后结合Galerkin′s方程算出了几组传播常数色散特性曲线。

基于开路短截线相位补偿的模拟预失真电路

传统的单路并联式模拟预失真电路,其可调性不高,对功率放大器的三阶交调改善量也非常有限。为了解决上述问题,提出了一种能用开路短截线进行适当相位补偿的S波段模拟预失真电路。该模拟预失真电路使用肖特基二极管产生三阶交调信号,通过改变开路短截线的长度,来调整基波信号与三阶交调信号的相位差,使它的特性跟功率放大器的特性相反,从而抵消功放的三阶交调信号。实验结果表明,在3.5 GHz的AB类功放的1 dB压缩点处,加模拟预失真电路后,三阶交调量改善了约34 dB。

一种新型高隔离四端口双工器设计

设计了一款基于微带线的高隔离的新型四端口双工器,由两组中心频率不同的滤波器构成,每一组滤波器包括相位分别为±90°的两个滤波器.相对于传统的三端口双工器,得益于该双工器的新型四端口电路拓扑,使得泄露信号经过两路传输后形成相位相差180°的信号,最终相互抵消,进而达到提高隔离度的目的.另外,本设计所需要的180°移相由滤波器本身结构实现,不需要额外的移相电路,因而使得电路更加简单紧凑.为验证方法的有效性,设计了一款工作在1.8GHz和2.1GHz的四端口双工器并进行了加工,通过对双工器实物的测量,在1.8GHz和2.1GHz的隔离度分别达到了50.9dB和43.5dB,相对于传统三端口双工器分别提高了9.7dB和12.8dB,显著提升了双工器的隔离度.

基于最小噪声匹配的低噪放-天线一体化电路

传统的接收端天线与低噪声放大器(LNA)级联,通常需将天线输出阻抗与LNA的输入阻抗均匹配到50Ω,为此引入的匹配电路不仅占用了较大的电路尺寸,而且额外引入插入和失配等损耗。为消除匹配网络,本文提出一种基于ATF-54143晶体管的低噪放-天线一体化电路,基于最小噪声条件下将天线的阻抗与LNA晶体管的输入阻抗实现匹配。该方案通过直接优化微带天线的阻抗实现与LNA晶体管的宽带匹配,不使用任何形式的输入阻抗匹配网络来构建有源集成天线,从而克服了传统设计存在的问题和不足。实验测试表明,在2~3 GHz的带宽内,噪声系数(NF)较传统级联设计都有改善,且最大改善可达0.38 dB(较传统设计NF降低16%)。

一种紧凑型的宽频带单脊波导功分器

提出一种宽频带、小型化单脊波导功分器结构。分支波导采用标准单脊波导,在维持较高功率容量的条件下拓展了传输模的主模带宽。在T型结处设置一容性金属平板与分支单脊波导相接构成一个宽带电抗性调谐元件,在主模带宽拓展的情况下有效地实现了T型结的宽带匹配。为了能够与标准器件连接,设计了单脊波导-标准矩形波导转换器件,采用多级阶梯匹配的形式使转换器件的阻抗带宽与T型结保持一致。利用高频仿真软件HFSS进行仿真优化,结果显示该功分器在25~40 GHz频率范围内,回波损耗小于–20 d B,信号波动优于0.04 d B,相对带宽为46.2%,实际内部尺寸比标准波导功分器减少38%。该单脊波导功分器具有低损耗、小型化和宽频带的优点,可以广泛应用于雷达、天线以及功率放大器等微波设备。

一种应用于VICTS天线的组合跟踪算法

可变倾角连续断面节阵列(VICTS)天线在使用单一跟踪算法跟踪卫星时,存在跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾,导致天线不能稳定地跟踪卫星。文章在分析VICTS天线的基础上对步进跟踪算法进行改进,提出一种基于程序跟踪、步进跟踪的组合跟踪算法。通过设定信标AGC阈值把跟踪状态分为程序跟踪、步进跟踪,并将跟踪态和信标AGC值作为跟踪状态的切换条件,保证了天线工作时的跟踪速度和跟踪精度,由此提高了VICTS天线的跟踪效率。仿真实验结果表明,该算法有效地解决了跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾,使天线能够快速、稳定和精确地跟踪卫星。

一种基于FSS的双频双圆极化器

本文设计了一款基于FSS的双频双圆极化器,它能在双频段将输入的线极化波转化为不同旋向的圆极化波。此圆极化器包括四层FSS周期阵列,每层FSS周期阵列单元是曲折线金属条和偶极子金属条的复合结构。根据圆极化器的物理结构建立了等效电路模型,分析了其工作原理。仿真结果表明,在低频段16.4-21.1GHz和高频段29-32GHz内,圆极化器分别产生不同旋向的圆极化波,且圆极化轴比小于3dB。此圆极化器与线极化天线结合,能够实现单口径天线在两个频段同时发射和接收不同旋向圆极化波的功能,大大简化了通信系统的复杂性和成本。

基于传输线法的微波频段海水复介电常数测量

随着海事活动日趋频繁和海洋经济的迅猛发展,海洋通信受到越来越多的关注。为研发新一代高速率毫米波海洋无线通信系统,实时、准确的在位获取海水在微波频段下的介电常数特性变得十分重要。针对这一现状,本文提出了一种基于传输线法的测试海水介电常数的方法。将待测液体加载在位于双脊波导传输线结构中的Teflon介质容器,可实现18-40 GHz频段内不同温度、盐度下海水复介电常数的快速准确测量。实验结果表明,该方法具有较高的测试精度,并可在带宽测量海水复介电常数随频率的连续变化。

一种新型5G基站天线

本文基于注塑、电镀工艺设计了一种具有宽带、低剖面的双极化新型5G基站天线。该天线采用一分三微带功分器级联Y形金属探针给贴片进行馈电,该天线具有结构简单、低剖面、宽带、高隔离度等优点。在2.46-2.86GHz内回波损耗优于-25dB,三单元子阵增益大于11dBi,子阵内异极化隔离度大于-20dB,带内增益平坦度在0.5dB以内,该天线在5G基站大规模MIMO场景下具有较大优势。

一种基于SIW的垂直集成圆极化滤波天线设计

本论文实现了一种基于SIW技术的圆极化滤波天线设计。由两个SIW腔体和一个圆极化天线组成,SIW腔体和天线都是通过垂直集成达到减小电路尺寸的目的。SIW腔体分别工作在TE_(102)和TE_(201)模式。通过合理的控制耦合和扰乱点位置能够在通带两侧获得所需的传输零点提高选择性。通过在贴片天线上蚀刻两条不等长的缝隙获得圆极化性能。为了验证本方法的正确性,本文设计了一个工作在25 GHz的滤波天线,仿真结果表明,获得了2.44%的3-dB轴比带宽,带内的平均增益达到了6.2 dBi,分别在下频带和上频带获得40 dB和60 dB的带外抑制。

一种新型宽带低副瓣微带贴片阵列天线的设计

本文介绍了一种新型宽带低副瓣微带贴片阵列天线的设计。该设计采用背馈式长探针馈电,使微带馈线和辐射贴片有效隔离,减小了寄生辐射;采用双层辐射贴片结构,使天线产生双谐振频点,有效地增大了天线的工作带宽;利用45°极化旋转,有效地降低了阵列天线的副瓣电平。设计并仿真了4*4单元天线阵列,结果表明,该天线在20%的频段内S_(11)参数优于-10dB、副瓣电平优于-26.5dB、辐射效率高于60%。

基于4G LET高增益微带天线阵列一体化

提出了一种新型的同轴馈电和高增益的阵列天线。提出的天线主要是由两层板构成,上面是辐射层,下层是功率分配器网络,由同轴馈电到辐射元,每个天线单元的方向图均朝上,可以产生大增益,实现覆盖LTE频段(1.7-1.9Ghz)的天线,该天线单元在通带内实现8.4dBi的平均增益,带外抑制水平超过21dB。

基于卡尔曼滤波的VICTS天线姿态解算研究

为了VICTS动中通天线能在任意姿态角下与卫星保持实时通信,设计了一种基于MEMS惯性器件和卡尔曼滤波算法的姿态解算系统。采用MPU9250姿态传感器和DSPF28335检测载体姿态的变化,利用四元数实时更新捷联姿态矩阵,通过卡尔曼滤波算法对传感器的姿态数据进行融合处理,消除噪声引起的测量值和真实值的误差,最后得到VICTS天线载体的姿态角。实验表明,经过卡尔曼滤波算法解算的姿态角误差小,系统响应速度快。

一种分布式HF RFID读写器天线设计

提出了一种新型HF RFID读写器天线,适用于ISO14443A/B协议的13.56MHz RFID读写器,读写器天线由匹配调谐网络和矩形线圈构成。该天线可在对天线品质因子造成极小影响条件下实现磁场强度的增强。在本设计中,采用ANSYS HFSS对该近场天线进行建模、仿真和优化。天线整体尺寸为79mm×87.5mm×1mm,该天线具有能够产生比单圈天线以及等距多匝线圈天线更强的H场;可以更有效地利用天线线圈的内部空间,且可以避免现有的紧密绕制的多匝线圈天线导致的Q值过高的问题,该天线可以在安防、运输等RFID应用场景有着更广泛的应用。

基于铁电薄膜材料的反射式移相器设计

本文提出了一种基于正交耦合器和BST可调电容器的反射式移相器的设计。BST材料的介电常数随偏置电压所提供的不同的静电场而发生变化。因此,通过控制外部电压,可以连续地获得有效的变化介电常数和移相器的反射相位。利用PLD技术实现了0.3μm厚的BST薄膜,并采用微加工和氧化铝衬底组成的可调谐电容来测试其微波性能。通过将耦合器和采用钛酸锶钡薄膜可调电容器构成的反射负载相结合,在微带线上设计了DC偏置电路,用于施加直流电压。在0V至60V电压范围内,通过测试和分析,获得BST薄膜的介电常数调谐范围为310-455。通过ADS和HFSS的仿真模拟,在提供不同的偏置电压BIAS可在25GHz-45GHz频率范围内实现了90°相移和2.9dB插入损耗,S参数仿真结果表明,所设计的移相器具有令人满意的传输特性。