论基片集成波导缝隙阵天线在对地观测卫星中的应用

基片集成波导缝隙天线具有传统波导缝隙天线的优良特性,同时又具有结构紧凑、易于加工和集成等优点。本文论证基片集成波导缝隙阵天线用作对地观测卫星数传天线的可能性,提出二维机械扫描和方位机械扫描附加俯仰电扫描两种方案,并列举了一个X频段右旋圆极化基片集成波导驻波阵的设计实例,仿真结果显示辐射波导单元增益达到12.9dBi,交叉极化达到-24 dB,相对带宽达到8%,阵列增益预算达到25 dBi,满足卫星应用要求。

W波段基片集成波导缝隙阵天线的研究

介绍了一种低成本高效率的W波段4×4基片集成波导(SIW)缝隙阵天线。天线阵为双层结构,上层为辐射层,采用宽边纵向偏移缝隙驻波阵,可以实现高的辐射功率,下层为馈电层,采用SIW串联缝隙馈电方式,减小了传统功分网络带来的传输损耗和实现难度。对天线阵进行了优化设计,采用标准低成本PCB工艺制作了天线阵实物样品并进行测试。测试结果与仿真结果吻合较好,天线阵在94GHz时,最大增益为16.8dB,反射系数-30.1dB,-10dB带宽为92.6～96GHz,副瓣电平19.5dB,天线阵口径效率为83%。

基于基片集成波导的Ka波段毫米波缝隙天线设计

本文总结了由基片集成波导(SIW)设计缝隙天线的一般方法,并设计了一款8×8 SIW缝隙天线阵列。该天线主要由SIW馈电网络、缝隙阵列和微带线至SIW转换器三部分构成。利用泰勒分布函数控制阵列的馈电幅度以及缝隙的偏置距离,从而有效地控制了阵列在方位面和俯仰面的旁瓣电平。实验结果表明,该天线在33.30 GHz~36.54 GHz的频带范围内S 11幅值小于-10 dB,相对带宽为9.3%。天线最大增益为18.56 dB,H面副瓣电平小于-20 dB,E面副瓣电平小于-18 dB。该天线剖面低,易于共形,在机载、弹载等场景中有较好的应用前景。

小型化八边形基片集成波导背腔缝隙天线

提出一款新颖的W波段八边形基片集成波导(SIW)背腔缝隙天线。相较传统的缝隙天线,具有体积小、易加工、Q值高、成本低等优点,且易于成阵。通过调节天线背腔缝隙的长度、宽度,以及SIW腔体的尺寸优化天线的辐射特性,通过电磁仿真软件HFSS对模型进行仿真优化,确定了天线的最优结构。仿真实验结果表明,所设计的天线相对带宽约4.5%,方向性优良,中心频率点谐振深度<-31 dB,天线最大增益达到5 dBi,满足设计要求,验证了设计的正确性。所设计的SIW背腔缝隙天线拓宽了数字通信的可用频谱,是一种新的尝试,可为以后的研究提供新的参考思路。

基于基片集成波导的宽带多模背腔缝隙天线

目的:设计一种背腔特殊十字形缝隙的四谐振基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)宽带天线。方法:基于经典微带线和波导技术,通过在天线的背腔刻蚀特殊的十字形缝隙,并加载一组短路通孔和一个额外通孔改变腔体结构,使天线腔体在工作频段上激发四种不同的电场谐振模式,实现四谐振背腔缝隙天线(cavity backed slot antenna,CBS)。结果:天线工作在X波段内激发的四种电场模式,分别为半TE 110模式、混合奇TE 120模式和偶TE 120模式,天线的相对带宽为20.5%(8.81~10.82 GHz),最高增益为7.28 dBi,辐射效率大于79%。结论:该基片集成波导天线具有宽带宽、高精度、体积小、重量轻、损耗低、高Q值、集成度高等特点,能适用于无线宽带通信。

基片集成波导缝隙稀疏阵天线的设计

提出并分析了两类基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)的缝隙稀疏阵列天线.减少缝隙单元的数目,对于(基片集成)波导缝隙阵列天线具有重要的意义,可以简化设计、展宽带宽、降低加工工艺要求等.阵列天线稀疏化明显降低了缝隙单元间的互耦,使得低副瓣天线的设计更容易.全波仿真结果有效验证了设计的正确性和有效性.

基于波导馈电的基片集成波导缝隙线阵天线

设计了一款Ku波段低损耗、低旁瓣的基片集成波导缝隙线阵天线,天线的馈电结构由波导到基片集成波导转换器组成,线阵是由基片集成波导上表面所开的8个纵向缝隙组成。软件仿真计算表明:天线工作频率范围为12.14～12.84 GHz(阻抗带宽5.6%,输入输出散射参数S11<-10 dB);在整个工作带宽内,天线增益均大于14.5 dB,旁瓣电平低于26 dB,与预期的Taylor分布(最低旁瓣电平SLL=30 dB)比较相符。

平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线

基于基片集成波导技术与标准印刷电路板工艺,设计并实现了缝隙阵列全向天线。为展宽带宽,天线由两个相同子阵组成。采用带状线T型功分器和共面波导转接,实现天线的平衡馈电结构。测试结果与全波仿真结果表明,对称平衡馈电基片集成波导缝隙阵列全向天线具有良好的全向性,较高的增益,相对较宽的带宽和紧凑的结构。

W波段多波束基片集成波导缝隙阵列天线

基于基片集成波导技术与标准单层印刷电路板工艺,设计并实现了W波段多波束缝隙阵列天线。首先,为实现W波段测试,利用全波仿真设计了SIW与标准金属波导间的垂直转接。其次,结合理论方法及利用全波仿真优化设计了基片集成波导缝隙阵列天线。多波束天线的馈电网络采用与天线共面的4×4的Butler矩阵,其中的耦合器和移相器也均采用基片集成波导技术设计。最后,给出W波段多波束天线整体仿真和测试结果,测试结果与仿真结果一致。测试结果与仿真结果表明,采用基片集成波导技术和低成本的单层印刷电路板工艺可以在毫米波较高频段实现多波束天线。

低副瓣基片集成波导缝隙阵圆极化天线

基于基片集成波导技术与标准印刷电路板工艺,实现了圆极化、低副瓣的平面缝隙天线阵列。辐射单元采用基片集成波导顶层匹配缝隙对结构,行波式圆极化单元。辐射缝隙经过改进,单个辐射单元的反射系数均小于-30 dB。平面阵列采用基片集成波导低副瓣功分器馈电。文中给出了具体设计公式、方法和仿真结果。设计制作的16×16阵列在16.1 GHz频点上实测增益为30 dB,轴比为0.7 dB,副瓣小于-20 dB。

基于半模基片集成波导的双频段缝隙天线

基于半模基片集成波导技术,提出了一种适用于微波集成电路的双频段缝隙天线。该双频段天线由馈电微带线,一段半共面波导结构和具有辐射缝隙的半模基片集成波导谐振腔构成,利用半模基片集成波导谐振腔的多模式工作特性实现了天线多频段特性。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在C频段(谐振频率5.74 GHz,S11=-21.86 dB)和X频段(谐振频率11.33 GHz,S11=-25.09 dB),不需要同时采用两个天线,具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点。

X波段柱面共形基片集成波导纵向缝隙天线阵的实验

利用基片集成波导SIW(substrate integrated waveguide)技术设计了一款X波段柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵。通过分析柱面共形的SIW的传输特性,沿用传统矩形波导谐振缝隙天线阵的设计方法,设计了柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵。该天线具有传统的矩形波导缝隙天线阵主瓣宽度窄、方向图可以赋形、交叉极化电平低等优异特性,同时实现了天线的小型化、轻型化。由于基片集成波导完全集成于介质基片中,使得天线与平面电路的馈电连接变得非常简单,可以用微带直接馈电,减少了中间馈电电缆以及馈电转接头的损耗,从而使天线和平面电路的集成也成为可能。实验结果验证了这种设计方法的正确性。

多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线

针对需要安装在金属平台上的天线应用,提出了一种具有定向辐射特性的新型多频段背腔式半模基片集成波导缝隙天线。利用半模基片集成波导谐振腔的多模式特性实现了该天线多频段工作,通过在谐振腔的金属顶面蚀刻弯折形状的缝隙实现对外辐射,并可以通过调整弯折缝隙尺寸参数来减小天线尺寸。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在5.7/10.7/11.9/12.5/13.1GHz,且在这5个频段的最低增益大于6.7 dBi。天线具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点,具有一定的工程应用价值。

新型Ku波段基片集成波导缝隙阵列天线设计

介绍了基片集成波导缝隙天线的相关理论，以及宽边基片集成波导缝隙驻波阵的设计方法。首先，根据指标要求，利用HFSS电磁仿真软件来获取缝隙初始导纳参数；然后，使用Matlab软件进行数据拟合；最终，得到缝隙电导与缝隙偏置的数学函数。采用该方法设计了中心频率为15．9GHz的4元等幅同相的驻波直线阵，仿真得到在15．8GHz-16GHz频段内驻波比小于1．88。

基于基片集成脊波导的缝隙阵列天线的仿真与实验研究

为了降低缝隙天线阵列的重量和体积,提出了基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线。专门设计了一种渐变微带线与介质集成脊波导的过渡结构,使得天线可以使用SMA接头进行馈电。在CST Microwave Studio软件中建立了工作于C波段的介质集成脊波导4缝天线阵列模型并进行了仿真分析,并使用仿真数据建立了天线的等效磁流阵列模型,很好地解释了天线的辐射特性。仿真与实验结果表明,4缝天线具有10.8%的阻抗带宽（4.4~4.9 GHz）,带内增益为8.5 d Bi。天线为印刷型结构,具有剖面低、重量轻、易于集成、带宽较宽及增益较高的特点,可以广泛应用在相应频段的通信设备中。

基片集成波导双极化环形缝隙天线研究

基于基片集成波导(SIW)结构,提出了一种具有高端口隔离度的双极化缝隙天线。天线正面蚀刻一个直径约为λ0/2的环型缝隙作为辐射源,工作于圆形SIW谐振腔的主模TM11;背面中心位置蚀刻微带交指电容,使SIW腔体电尺寸减小了约7%;采用一对正交微带线分别由两个端口为天线馈电。所设计的天线谐振在5.8 GHz频段,–10 d B阻抗带宽为1.7%,最大增益为8.5 d Bi,端口隔离度高于35 d B。测试结果表明,该双极化天线具有高隔离度、高增益的特点,可用于MIMO等无线通信系统中。

基片集成波导背腔式缝隙天线设计

利用谐振腔形成对称场激励,设计实现了一种基于多层基片集成波导技术的背腔式缝隙天线,并对其辐射特性进行了仿真研究。该天线利用双层基片集成波导实现了天线的馈电电路和背腔结构,利用工作于谐振状态的基片集成波导谐振腔对缝隙进行激励,同时通过加载缝隙圆环,显著降低了天线的回波损耗,并具有剖面低、重量轻、易集成的优点。研究了缝隙圆环对天线辐射性能的改善作用,制成了测试样片,天线-10dB回波损耗的带宽为150MHz,最高增益为8dB,交叉极化增益的最高为-12dB,测量结果与仿真分析吻合较好,验证了设计方法的有效性。

一种低剖面带宽增强型基片集成波导背腔缝隙天线

本文在基片集成波导腔体结构的基础上,结合共地共面波导结构,提出了一种低剖面带宽增强型背腔缝隙天线.本天线兼具传统金属波导缝隙天线辐射效率高、功率容量大以及传统微带缝隙天线体积较小的优点,同时还具有了低剖面、重量轻、易于与平面电路集成的特点.仿真结果显示,该天线中心工作频率为5.8GHz,最大增益6.9dBi,相对带宽2.25%,完全覆盖5.8GHz频段,适用于RFID应用.

基片集成波导缝隙阵列天线稀疏布局的实验研究

基于标准单层印刷电路板工艺,设计并实现了一个X波段稀疏布局的2×2基片集成波导宽边纵缝阵列天线。稀疏布局一方面简化了设计、降低加工工艺要求,另一方面,单元数目的减少,扩展了天线的带宽,同时减小了缝隙间的互耦,因此提高了设计效率。仿真和测试结果验证了该方法的可行性和高效性。

基于基片集成波导馈电的Ka波段渐变缝隙天线设计

在被动毫米波(PMMW)成像焦平面阵列(FPA)馈源的天线中,直线渐变缝隙天线(LTSA)相对于传统的喇叭天线、介质棒天线具有其独特的优势。该文优化设计了一种新型的对跖直线渐变缝隙天线(ALTSA),通过加载超材料结构使天线的增益得到了改善,天线采用基片集成波导(SIW)技术进行馈电。通过仿真与测试分析,该天线在较宽的频带内具有良好的阻抗特性、较低的副瓣电平及较高且平稳的增益,所设计的天线具有较小的口径宽度,在焦平面中易于组成较为密集的馈源阵列,以提高被动毫米波成像的空间分辨率。