动载荷对结构功能一体化天线力电性能的影响

结构功能一体化天线是将集成微带天线阵列的射频电路嵌入到武器平台结构中,它既可作为力学承载的蒙皮结构,又可作为收发电磁波的微波天线,在未来飞行器中具有巨大的应用前景。针对服役中的结构功能一体化天线力电性能演化问题,通过分析结构变形与天线电性能的影响关系,利用相位差建立动载荷作用下结构功能一体化天线的机电耦合模型,利用最小二乘支持向量回归对结构变形的数据拟合来获得结构变形下的电性能。通过研制的2.5 GHz结构功能一体化天线试验装置,验证了机电耦合模型的正确性。利用验证后的耦合模型,通过数值分析获得了动态载荷对结构功能一体化天线力电性能的影响规律,其结果表明,动态载荷下天线结构变形会影响天线的主波束方向、增益和副瓣。

结构功能一体化天线的机电耦合机理和实验

结构功能一体化天线能够将集成微带天线阵列的射频功能件嵌入到武器平台结构中,它既可作为力学承载的蒙皮结构,又可作为收发电磁波的微波天线,在未来武器装备中具有巨大的应用前景。这种天线具有结构和电路的高度集成以及服役环境苛刻等特点,现有方法难以满足其设计制造。文中针对结构功能一体化天线的机电耦合机理问题,提出了一类阵列天线结构因素对电性能影响的混合建模方法。结合理论分析和试验数据,建立了该类天线的机电耦合模型,发掘了典型结构因素对电性能的影响机理。通过天线样件的力电性能实验,验证了机电耦合机理的有效性。本研究成果可应用到结构功能一体化天线的设计制造领域中。

铁路车载北斗高精度一体化天线设计与实现

提出铁路车载北斗高精度一体化天线设计方案,解决同类天线重复布设问题,节约列车顶部空间。利用干扰分析及隔离处理、抗多路径干扰等关键技术,研制了原型天线,经过测试,功能和性能均满足设计要求,解决了以往无法使用单一天线同时实现高精度定位和短报文通信的难题,一体化设计能够降低天线布设成本。

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。

一种高性能功率放大器-滤波天线的一体化设计

本文设计了一种具有增益滤波特性的高性能功率放大器-天线一体化集成电路。通过优化调谐滤波天线的输入阻抗,使其与功率放大器电路的输出端直接匹配,消除了功率放大器的输出匹配电路。这种无匹配集成设计能够有效降低电路插损,减小电路尺寸,从而提升系统效率。滤波天线的实现采用双层贴片天线,通过在上下两层贴片上开不同长度的环型槽来实现增益滤波特性。为了验证,设计、制造和测量了工作在3.4-3.6GHz的一体化电路原型。实验结果显示,功率放大器-滤波天线一体化集成设计在工作频带内的功率附加效率(Power added efficiency, PAE)超过55%,带内增益稳定度小于0.5dB,带外增益抑制大于25dB。相较于传统的级联设计,PAE提高了7%,带外抑制度和系统集成度都得到了明显提升。

基于分形结构的天线设计及天线-芯片一体化射频组件制造工艺

实现了一种基于分形结构的天线-芯片一体化射频组件的设计与制造,设计了基于4阶Hilbert曲线的分形电感和基于2阶Sierpinski三角形的天线结构,有效提高了集成模组中的空间利用率,实现了电子器件的小型化。天线结构可以通过馈电位置的变化实现辐射频点可调,最多可实现36GHz、50GHz、70.6GHz3个辐射频点,有助于实现灵活的应用场景。各辐射频点上的回波损耗大于25dB,最大辐射方向增益为11.93dB。为了实现分形天线和射频芯片的一体化集成,设计和实现了天线-芯片一体化射频组件架构与12英寸晶圆级嵌入式基板工艺。与现有的射频组件集成工艺相比,利用光刻工艺实现了天线-芯片垂直高密度互连,同时改善了系统的射频性能。

DTH一体化平板天线增益测量方法

针对一体化平板天线增益测量的准确度问题,对直播卫星电视接收系统的组成和一体化平板天线的特点及其性能要求进行了简要介绍,系统地总结了卫星电视接收天线增益测量的传统方法,指出了在一体化卫星电视接收天线增益测试中的局限性,提出了在经典的比较法测量增益的基础上,通过在增益基准天线中增加同类型的低噪声下变频放大器,实现直播卫星电视(Direct to Home,DTH)一体化平板天线增益测试的新设想,巧妙地解决了由于此类天线输出信号变频而造成的不能同频比较增益的难题。分析了用改进的比较法测量一体化平板天线增益的误差,其均方根误差≤±0.3 d B。给出了工程测试实例,验证了该方法的可行性和有效性。

THz输能窗及天线一体化结构的研究

提出了一种THz输能窗及天线一体化结构,并利用三维电磁仿真软件对其进行模拟计算。计算结果表明这种结构在0.20 THz～0.24 THz范围内的驻波比小于1.5,而所需蓝宝石窗片厚度为0.3 mm,是已知盒型窗窗片厚度的在2倍。这表明在相同工艺条件下,这种结构可以工作在相同厚度窗片盒形窗的2倍工作频率。此外,这种结构还集成了小型天线,减少了太赫兹源的外围波导系统,方便了使用。

RRU与天线一体化设备在TD-LTE网络建设中的应用研究

在TD-LTE网络建设中,由于TD-LTE采用的频段较高(2GHz以上),使得新建网络需要增加较多站点。然而对于部分天面资源匮乏的站点,采用传统的新建抱杆、新增RRU+天线的方式将面临诸多困难。介绍了RRU与天线一体化的新形态设备用于解决天馈紧张站点的TD-LTE网络建设方案,并详细对比分析了RRU天线一体化与传统RRU+天线方案的差异,最后对RRU与天线一体化设备的应用场景提供了详细的建议,用于指导TD-LTE网络建设。

一种一体化集成宽带阵列天线设计

针对新一代深空探测通信的需求,提出了一种高集成度X频段宽带圆极化微带阵列天线。天线由48单元层叠微带贴片单元和相应的多层馈电网络组成。天线通过耦合馈电技术将辐射单元和馈电网络(BFN)进行一体化集成,采用旋转序列馈电技术提高天线的圆极化性能。对实际设计的天线进行了仿真分析,结果表明:该天线在19.4%的频带范围内具有较好的增益、驻波比和圆极化特性,能够满足新一代深空探测通信任务的需求。

一体化美化天线在TD-SCDMA网络中的应用研究

针对TD-SCDMA网络建设过程中美化天线的需求和发展,天线的多态造型环境适应性设计在移动通信基站中应用已经成为一种趋势.通过分析加罩美化天线和一体化美化天线分别在TD网络中解决方案的特点,从电器性能、产品成本和工程实施三个方面对两者进行对比测试分析.建议全网美化工程大规模实施一体化美化天线,并且对一体化美化天线的推广提出相关建议.因此,一体化美化天线适用于目前TD网络建设需要,并且可以在密集市区、一般市区、大学校园、居民区等处使用.一体化美化天线可解决单站美化问题.

一体化隐蔽天线创新解决方案应用——“惠州一江两岸广告牌隐蔽方案”

介绍采用一体化天线隐蔽加GRRU拉远系统进行高空建站的模式;对高空广告牌建站难度进行介绍和对比。该方案对往后的繁华市区建站选址和设计有一定指导意义。

四网协同下的多频共用一体化天馈设计

本文通过超宽带天线振子、馈电网络的研究,结合差分进化与遗传退火优化算法,提出了GSM、TD-SCDMA和LTE的一体化天馈系统综合解决方案,实现了四网协同下的多频共用一体化天馈设计,可节约大量的支撑设备、传输设备投入,为运营商多网络天馈建设提供了有效的设计方法。

天线电磁兼容技术探讨

天线电磁兼容(EMC)问题,需要采用电磁场数值计算方法确定天线间的耦合度,据此来优化平台天线布局。文章从天线间距、方向图分布、极化、吸波材料运用、爬行波消除等方面,系统地总结了低副瓣天线、天线小型化、宽带天线、电磁带隙结构(EBG)等增强天线电磁兼容性的技术措施及适用范围。大型、复杂平台上的多天线电磁兼容问题,可结合实际情况选择一种或多种技术手段,实现天线间的电磁兼容。

小型化基站天线带来的影响

主要阐述小型化基站天线的发展过程,以及天线小型化技术对发展基站天线系统的重要作用。

基于FDTD的时域混合方法及其在天线前门耦合数值模拟中的应用

强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD方法相结合的时域混合方法,能够有效降低计算开销,结合并行计算技术,快速计算得到天线端口上耦合产生的瞬态电压和电流响应,并将该方法成功应用于无人机平台-天线一体化前门耦合数值模拟中。

一种弹载低剖面高集成雷达结构设计

针对弹载平台严苛的空间尺寸和重量设计要求,提出了一种前端天线阵面采用一体化片式可扩充天线模块,后端综合射频单元、综合处理单元以及电源单元采用模块高集成化设计,模块间采用射频和低频连接器混合盲配互连的结构设计方法。一体化片式可扩充天线模块的应用使得天线阵面具备二维拓展功能,同时结合高低频混频盲配互联技术,可有效降低天线阵面的剖面高度,满足18.5g高量级振动使用要求,并可在50℃初始温度下可靠工作2100 s。模块高集成设计在实现系统轻量化的同时,可满足系统结构对刚强度的设计要求。

基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线GNSS差分定位系统

提出并实验验证了一种基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线全球导航卫星信号(GNSS)差分定位系统。该系统基于光载无线(RoF)分布式天线架构实现远端多点GNSS信号采集,并利用低损耗、大带宽、抗电磁干扰的RoF传输链路实现远端采集GNSS信号的本地端集中式接收。在本地端处,利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的高速硅基光开关芯片实现不同监测节点光载GNSS信号的定时切换与差分解算,构建基于片上光路由的时分复用型一体化接收机多天线GNSS定位系统。在实验中,利用自主研制的1×8马赫-曾德尔干涉型热光硅基光开关芯片构建了具有5个远端监测节点的多天线GNSS定位实验系统,GNSS信号的RoF传输距离为10 km。实验结果表明,该光开关芯片模块的实时响应时间小于200μs,可在无需额外光放大的条件下稳定支撑10 km外5个远端监测节点的高精度定位,其在东(E)、北(N)、高(U)方向的定位精度均达到毫米量级。

软件无线电引信技术综述

随着软件无线电和微电子技术的飞速发展,软件无线电引信成为了引信的主要发展方向,并成为了现代武器系统终端效能的倍增器。根据软件无线电引信的发展和特点,以软件无线电引信/无线电导引头一体化设计技术为牵引,综述了软件无线电引信的研究现状,归纳了软件无线电引信的关键技术。

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计(英文)

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端,该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计,并应用于毫米波无线系统.首先,设计了2×2线极化空气腔阵列天线,通过采用新颖的内埋空气腔体结构,使天线最大增益提高了2.9 dB.其次,将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9dB,3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计,实现了三维无线接收前端.在集成结构中,通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB,通过集成滤波馈电网络,其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能,可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.