一种用于微带半波振子天线的新型BALUN

通过将常规的空气板线BALUN微带化,从而建立一种新型微带BALUN。该BALUN引入一个并联谐振电路,可以有效补偿半波振子的串联电抗而实现微带半波振子带宽的最大化。采用此种BAL-UN设计制作了一个L波段微带偶极子天线单元。测试结果表明:该半波振子天线在21.8%的带宽内驻波比优于1.18,带内交叉极化优于-21 dB,接近理论最大设计带宽。

变压器局部放电特高频传感器的研究与应用

针对目前变压器局放传感器灵敏度低、频带窄等问题,采用平面等角螺旋天线设计特高频传感器,采用直线代替指数渐变巴伦,仿真验证螺旋内径、巴伦宽度和高度对天线性能的影响,表明随着平面等角螺旋天线的螺旋内径r0的增加,回波损耗在低频段波动性逐渐变强,频带宽度降低;巴伦端宽度w1对天线回波损耗低频段的稳定性和频带宽度的影响也十分明显;巴伦高度h则主要会影响天线回波损耗高频段的性能,随着巴伦高度的增加,回波损耗呈现先增加后减小的趋势。基于天线仿真优化尺寸,研制了基于法兰安装的变压器局放特高频传感器,利用变压器局部放电模拟系统进行实测,回波损耗S11小于10dB带宽为0.38~3GHz,增益可达3.64dB。结果表明传感器抗干扰能力强,天线性能良好,可用于变压器局部放电在线检测及故障诊断。

一种应用于5G移动通信的小型宽带三极化天线

文中提出了一种应用于5G移动通信的小型宽带三极化天线。该天线采用一对镂空的环形正交半波偶极子作为水平双极化,同时构造一个等效于单极子的平面矩形框作为垂直极化,并分别利用微带集成巴伦和一分四等功分微带线进行馈电。馈电方式的合理选择以及尖锥平面矩形框的巧妙设计实现了天线的宽频带特性,一体化集成式的结构布局实现了天线的小型化。天线结构紧凑,整体尺寸仅为0.27λ_(min)×0.27λ_(min)×0.17λ_(min),其中λ_(min)为最低频率的自由空间波长。为了验证设计,对其进行了加工测试,测试结果与仿真较好地吻合。测量结果显示,天线阻抗带宽为3.00~4.48 GHz(VSWR<2),相对带宽达39.6%,3个端口之间的隔离度大于27 dB。此外,在整个频带内,天线的水平极化增益大于6 dB,垂直极化增益大于3 dB,具有稳定的方向图特性以及良好的定向性,说明该天线在5G小间距阵列与狭小空间中具有较大的实用价值。

Comparative Analysis on Antenna Balun and Feeding Techniques of Step Constant Tapered Slot Antenna

This paper represents the performance analysis of the different shapes of antenna balun and feeding techniques for step constant tapered slot antenna. This work also addresses the benefits of antenna balun (circular and rectangular) along with two types of feeding techniques (Microstrip line L-shape and Microstrip line I-shape). The performance of the antenna for each technique is thoroughly investigated using Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio software simulation under the resonant frequency of 5.9 GHz. Results demonstrate that the proposed model is an effective tool for improving antenna performance. Moreover, an extensive comparison has been carried out between the two different shapes, with and without antenna balun and between two feeding techniques focusing on return losses, gain, directivity, and voltage standing wave ratio (VSWR).

宽频带微带传输线巴伦的研究

对具有宽频带特性的微带传输线巴伦进行了研究，并应用微波网络优化理论对其进行了详细的理论分析与设计，数值计算结果与有关文献一致。最后，设计并制做了具有十倍频程的微带传输线巴伦，举例说明了本文方法的有效性。

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%。

一种宽带UHF印刷偶极子天线的设计

设计制作了一种宽带UHF印刷偶极子天线。为了使天线在UHF的低频段获得宽带特性,采用了改进的Marchand巴伦馈电。该巴伦在传统的结构上,通过在接地板上开槽以改变耦合微带线与接地板之间的电容值,从而调整巴伦的奇偶模阻抗,以提高偶模阻抗与奇模阻抗的比值,实现带宽的拓展。仿真表明天线在530～790MHz范围内,回波损耗低于-10dB,相对带宽可达40%。加工制作了天线,实测结果与仿真数据吻合良好。这类天线在微波低频段具有特别的实用意义。

1.8GHz微带平衡巴伦馈电印刷偶极子天线

为实现天线的小型化,借助ADS2009电磁仿真软件,设计了一种1.8 GHz微带平衡巴伦馈电印刷偶极子天线。样机测试结果显示,该天线相对带宽为15.54%,增益为2.16 dB,输入阻抗为49.37+j1.605Ω,3 dB波瓣宽度为78.8°。实测特性阻抗、回波损耗特性、E面水平极化方向及H面垂直极化方向等电磁辐射性能与仿真结果基本相符。该天线可独立使用,或作为大型天线阵的辐射元。

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。

微带巴仑双极PIN管电调衰减器分析与设计

本文分析了一种具有微带已仑结构的双极PIN管电调衰减器，该衰减器结构合理，衰减动态范围大，并可以实现双极衰减特性。文中给出了设计方法和实验结果。实验表明，该衰减器在2.10～2.30GHZ电调范围±5V内最大衰减可达35dB。

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。

微带巴伦馈电圆锥正弦天线设计与实验

以双极化被动雷达为应用背景,开展了圆锥正弦天线的结构设计与实验方面的研究。圆锥正弦天线是将平面型四臂正弦天线设计成与圆锥表面共形的形式,采用微带粘结法加工而成。引入两个微带指数渐变平衡-不平衡转换器(巴伦)实现对四臂圆锥正弦天线的平衡馈电。针对频率2～5GHz的范围,设计了具体的天线结构和微带巴伦,对实际加工的天线进行了实际测量工作。在工作频率范围内,测得的两个极化端口的输入平均电压驻波比(VSWR)约为2,增益均大于4dBi,极化端口隔离度约低于-20dB,辐射方向图具有较好的极化纯度。本文的研究成果对实际工程具有重要的参考价值。

微带线-槽线馈电缝隙等角螺旋天线设计

被动雷达导引头为探测与跟踪目标可采用宽带等角螺旋天线,针对降低等角螺旋天线剖面,该文提出一种低剖面背腔式微带线-槽线馈电缝隙等角螺旋天线。微带线-槽线巴伦(Balun)中渐变微带线将同轴线激励的不平衡电场最终转化为槽线处平衡电场。实测结果表明,该缝隙等角螺旋天线实现了1:9的电压驻波比(VSWR)带宽,良好的辐射方向图与圆极化特性。在天线背面加入高度仅有0.05L l(L l为最低工作频率所对应自由空间中波长)的反射腔,腔内放置矩形环状吸波材料,有效拓展了天线低频段带宽。测试结果表明带有反射腔的缝隙等角螺旋天线实现了1:6.4的电压驻波比带宽,天线增益大于4 dB,良好的圆极化与方向图特性。平面化、一体化的馈电方式与低剖面反射腔有效降低了缝隙等角螺旋天线剖面,测试结果验证了该文所提出的微带线-槽线巴伦馈电缝隙等角螺旋天线设计方法的有效性。

无线数据采集系统915MHz天线的设计

提出了一种工作频率为915 MHz的印刷偶极子天线。为了使天线获得宽带特性和平衡馈电,采用了微带线到共面带状线的巴伦馈电。仿真表明天线在830 MHz^1 030 MHz左右范围内,回波损耗低于-10 d B,相对带宽可达22%。在中心工作频点上,该天线具有良好的回波损耗,可达-50 d B。且结构简单,易于制作和集成,可用于相关的无线数据采集系统中。

平面正弦天线及其小型化馈电巴伦

研制一款工作频段为3～15GHz的两臂平面正弦天线，使用50Q同轴电缆馈电。正弦天线具有平衡辐射结构及超宽带特性，因此必须使用相应的馈电巴伦进行匹配转换。但传统的指数渐变微带巴伦纵向尺寸过大，通常为0．5λmax不利于整个天馈系统的紧凑布置。因此，设计了一种小型化的微带馈电巴伦并用于两臂平面正弦天线的馈电。通过测试比较发现，在其各项性能和常规微带馈电巴伦的正弦天线基本保持一致的前提下，纵向尺寸得到了很好的压缩，利于实现紧凑布置。

紧凑型印刷四臂螺旋天线的设计

采用了一种新的设计来减小传统谐振式四臂螺旋天线的尺寸。其馈电单元的面积比传统四臂螺旋天线的尺寸缩小了50%左右,而且不需要隔离电阻。给出了这种天线的设计方法,采用有限元(FEM)方法分析了对螺旋参数的影响,同时给出了仿真及测试结果,实测的圆极化轴比3 dB波束宽度达到了171°。计算结果和测试数据比较吻合,证明了此设计的有效性。

介质埋藏平面蝶形天线的设计

采用了介质埋藏的形式将平面蝶形天线埋藏于介质中,并设计了渐变的平面微带巴伦给平面蝶形天线馈电,实现了不平衡到平衡的转换;还设计了三角形微带巴伦和微带传输线一起的结构形式,进行阻抗匹配。使用电磁仿真软件Ansoft HFSS对该天线进行了优化设计和仿真实验,与制作的实物天线性能进行对比。仿真和实测结果表明,该天线S11≤-10 d B仿真的相对带宽达到88.7%而实测的相对带宽为79.3%,具有超宽带特性;在工作频率处,仿真增益为6.9 d B,实测增益为5.8d B。该天线满足某工程项目的需要,可作为探地雷达系统的收发天线。

微带巴伦设计

根据微带耦合线的准TEM模参数 ,推导出相同耦合线Marchand巴伦须满足的导纳方程 ,讨论了改善巴伦性能的方法———电容补偿法。ADS仿真结果表明 :采用最佳条件选取的耦合线 ,巴伦的反射系数接近最小 ,传递系数接近最大 ;采取电容补偿后 ,可进一步改善巴伦的性能。最后给出宽边耦合线巴伦的实验结果。结果表明 :可用上述导纳方程设计巴伦耦合线的参数。

L频段150W固态连续波放大器设计

介绍了一种L波段150 W固态连续波功放的设计与实现。由于使用频带没有经济型的大功率功率管,设计过程中采用临近频带的大功率LDMOS功率管,采用动态阻抗匹配和ADS仿真相结合的方法进行跨频带匹配。采用微带巴伦进行分/合路,提高了模块的偶次谐波抑制,同时提高了模块的一致性。设计过程中采取了一系列的控制措施,提高模块的幅度相位一致性指标。制作调试了960~1 215 MHz频段150 W放大器,测试结果表明使用该方法设计放大器满足要求。

一种共面带状线馈电的圆极化双频微带天线

提出一种工作于2.4GHz(圆极化)和5.8GHz(线极化)的双频微带天线,由共面带状线(CPS)馈电。在菱形环中内嵌小方环实现双频工作,菱形环上槽口实现圆极化特性,背面加反射板以提高天线增益。为了实测天线性能和应用于不平衡馈电方式,还设计了CPS至微带线的巴伦。实测结果与仿真结果比较吻合,在2.4GHz与5.8GHz的S11<-10dB工作带宽分别为33.3%和17.4%,增益分别达到9.05dBi和6.59dBi,2.4GHz频点3dB轴比带宽为15.8%。该天线频带宽、增益高、结构简单、易于集成,可用于无线通信和微波输能系统的整流天线中。