新型电单负材料结构在天线互耦抑制中的应用

单负材料所具有的电磁禁带特性可应用于阵列天线中降低天线单元间的互耦.文中研究设计了一种电单负材料结构单元ENG-APSL,采用等效电路和波导传输法分析了ENG-APSL的电磁特性,并提取等效参数.然后,将基于ENG-APSL单元构成的隔离器用于抑制微带阵列单元间的互耦.研究表明,天线阵列单元间距为0.37λ_0(λ_0为天线工作频率波长)条件下,加载隔离器后天线阵列单元的E面耦合度降低了21dB,并且在工作频率(5.1GHz)附近隔离度大于25dB的带宽达到5.1%.同时,该隔离器具有结构简单、尺寸小的突出优势.

新型磁负材料结构在微带阵列天线互耦抑制中的应用

为了抑制微带阵列天线之间的互耦,基于磁谐振原理及开口谐振环(Slit Ring Resonator,SRR)基本理论设计了一种新型磁负(Mu-Megative,MNG)材料结构。仿真结果显示,在天线阵列单元间距仅为0.153λ0的条件下,加载MNG周期去耦结构时天线阵列单元E面耦合度降低了38.8 d B,验证了其优异的互耦抑制能力。并且该MNG材料结构尺寸小,结构简单,在高密度高性能微带阵列天线设计中将具有良好的应用潜能。

基于77GHz毫米波雷达接收天线的周期性条形阵列解耦结构优化方法

阵列天线是77 GHz毫米波雷达的核心硬件之一,其天线性能决定着雷达的探测能力。由于工作频率的升高以及毫米波雷达小型化、集成化的发展趋势,使得雷达阵列天线阵元间距过密,从而相互干扰出现强互耦效应,严重恶化雷达阵列天线的性能。为了解决上述问题,本文提出了一种基于77 GHz毫米波雷达接收天线的周期性条形阵列解耦结构优化方法。该方法通过优化周期性条形阵列解耦结构单元的条形厚度和间距,在保证阵列天线辐射性能的基础上,来抑制毫米波雷达接收天线阵元间的互耦并提高其阵元间的隔离度。仿真结果表明,相比于无解耦结构的阵列天线,提出的解耦结构能够有效地降低毫米波雷达接收天线间的耦合,尤其在中心频率77.75 GHz处互耦减少了13.29 dB。在施加周期性条形阵列解耦结构前后,阵列天线均在77.5 GHz~78.5 GHz指定频段内正常工作,且合成辐射方向图的最大增益几乎保持不变,从而保证了毫米波雷达阵列天线的辐射性能。典型的数值算例能够很好地验证所提方法的有效性。

基于波导式带阻结构的多元微带贴片阵互耦削减研究

多天线系统的互耦削减是当代无线通信技术关注的热点之一。开发出一种基于互补交叉弯曲线刻蚀阵列、适合用平面印刷电路工艺制作的二维准各向同性波导式带阻结构,通过在贴片单元之间加载此类波导式带阻结构实现了紧凑的弱互耦三元和四元微带贴片天线阵。实验结果显示不同阵元间耦合在中心频率上降低了8 dB～30 dB,验证了此类波导式带阻结构削减相邻微带贴片阵元间耦合的有效性。所提的去耦方法对贴片阵元的辐射性能影响很小。

一种地层短截线部署在MIMO天线阵中降低互耦的应用研究

提出了一种在地平面(GP)上刻蚀三重短截线的实用方案,以减少相邻天线之间的互耦影响。MIMO天线阵列由两个同心多面体环形贴片、FR 4_环氧材料和三重叉状短截线(tfss)组成。在HFSS软件中证明了tfss抑制表面波传播的等效带阻滤波功能。仿真结果表明,从8 GHz到9.3 GHz(S_(11)<-10 dB)天线阵的互耦度为5~47 dB,在中心频率8.97 GHz处包络相关系数为0.028,电压驻波比为1.132,分散增益约为10 dB;E面和H面的旁瓣都随着辐射方向图的增大而下降。上述结果表明,该设计在MIMO天线应用中是高效的。

一种C波段基于发卡结构的低耦合贴片天线

在收发天线对中,收发天线单元间的距离越近,单元间的耦合越强。为了抑制近距离放置的2个微带贴片天线单元间的互耦,提出一种占用很小平面空间的对称发卡结构,通过引入新的耦合路径进行天线耦合补偿。基于该结构,设计加工了工作频率在5.8 GHz的微带贴片天线对,尺寸为30 mm×50 mm×1 mm。天线单元边缘间距为0.03λ_0。实验测量结果表明,采用该结构能够使天线对在5.8 GHz实现42 dB隔离度,|S_(11)|<-10 dB带宽为1.21%,带宽内隔离度大于40 dB,证明了该设计的有效性。

新型电谐振人工异向介质抑制阵列天线单元间互耦

基于电谐振原理和镜像原理设计了一种周期性接地边耦合SRRs(split ring resonators)结构的新型电谐振人工异向介质,进而将该人工异向介质应用于抑制微带阵列天线元间的互耦.与传统微带阵列天线中的用于抑制互耦的电磁结构相比,该人工电磁结构不仅体积小(厚度仅为0·005λ0),而且能获得优异的阵列单元间互耦抑制性能(抑制度达16·8dB).该研究成果表明人工异向介质在高密度高性能微带天线阵列设计中具有良好的应用潜能.

一种共口径双频天线阵列设计

针对共口径双频天线阵列中,不同频率天线信号互耦干扰的问题,提出了一种增强不同频率信号之间的隔离度的方法。该方法使用滤波天线作为辐射单元,利用滤波天线的频率选择特性,抑制不同频率天线之间的信号干扰,有助于简化天线阵列的设计流程。根据此方法,建立了2×2天线阵列模型,分析阵列中邻近天线单元之间的耦合情况,对非滤波天线和滤波天线的隔离度情况进行了对比。结果表明:与非滤波天线阵列相比,滤波天线阵列不同频率单元相互独立,天线的反射特性相互之间影响更小。

一种提高圆极化阵列天线宽角扫描特性的设计方法研究

通过对传统矩形和圆形微带贴片天线单元的仿真与优化,提出了一种低剖面宽波束圆极化阵列天线单元结构。用该天线单元采用顺序旋转布阵得到2×2子阵,再由子阵扩展成为8×8矩形阵列。通过HFSS仿真验证了该阵列天线具备理想的宽角扫描特性和圆极化特性,天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描,扫描范围内天线增益波动小于3 dB,轴比小于2.8 dB,同时天线还具有极低的剖面,高度尺寸仅为0.05λ0。针对传统圆极化阵列天线的扫描特性,分析并总结了一种提高宽角扫描特性的设计方法,可在不增加天线剖面的情况下,扩展单元波束宽度并抑制互耦,实现圆极化阵列天线宽角扫描。