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。

一种工作于4GHz的正方形微带巴伦设计

传统结构巴伦是一端开路的对称四端口网络,在奇偶模分析的基础上,对传统的巴伦结构进行改进,设计了一种工作于4 GHz的正方形微带巴伦。利用HFSS进行仿真分析,并加工成实物。测试结果表明,在3.7 GHz^5 GHz范围内,|S_(11)|大于10 d B;在工作频段内,|S_(21)|与|S_(31)|均小于4 d B,S_(21)与S_(31)之间的相位差在178°到183°范围内。该巴伦结构简单、实现成本较低,可应用于无线局域网、射频识别等领域。

一种新型超宽带微带巴伦的设计

根据接地共面波导和耦合微带线设计了一类新型超宽带微带巴伦(平衡/非平衡转换器)。与传统基于共面波导和共面带状线的微带巴伦相比,该新型微带巴伦采用低介电常数介质基板制作,结构紧凑、成本低廉。设计和制作了一个50Ω非平衡到50Ω平衡馈电转换的微带巴伦,通过有限元的数值仿真和网络分析仪测试,证明了该超宽带微带巴伦具备优异的超宽带特性,从0.1GHz到12.6GHz的频率范围,测试得到的馈电端口反射系数低于-10dB,插入损耗小于3dB。

一种微带巴伦八木天线阵列

提出一种微带巴伦八木天线。所设计的八木天线采用半波振子作为辐射器,并利用微带线巴伦实现了阻抗匹配和平衡转换。它具有电路简洁、结构紧凑,和一致性高的特点。所研制的微带巴伦八木天线可以用于组成天线阵列。

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。

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。

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。

微带偶极子天线特性的研究

在无线电通信系统中,对于信息的传输,天线的作用是不可或缺的。随着信息产业的快速发展,对各种通信电子产品提出了小型化、高效率的要求。文章基于等效电路模型对天线的几何结构参数进行了研究,利用ADS仿真软件设计了一款谐振频率2.4GHz的微带振子天线,并分析了参数对该天线特性的影响,进行了参数优化。仿真结果表明,该天线在VSWR小于2时相对带宽达到25%,反射损耗-54.21dB,输入阻抗50.5-j0.2Ω,具有良好的阻抗匹配特性。天线E面辐射不圆度小于3dB,具有良好的方向特性。适用于无线局域网络、短距离移动通信、雷达通讯等领域及作为天线阵元单元。

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。

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。

C波段无源双平衡混频器的设计与分析

本文基于WIN半导体的0.15μmGaAspHEMT工艺,设计了一款工作频段为4.5~6GHz的无源双平衡混频芯片。整体电路集成了肖特基二极管环路、射频及本振端微带螺旋巴伦以及匹配网络等.部分,最终版图尺寸为1000μm×700μm。通过ADS仿真软件测试,在C波段全频带内,混频网络可实现7dB以内的变频损耗,最小值为65dB,本振到射频隔离度大于35dB,本振到中频隔离度大于30dB,输入1dB压缩点大于15dBm,中频带宽可以达到2GHz。

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。

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。

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。

V形地平面反射结构新型印制偶极子天线

为了扩展天线的阻抗带宽和改善天线的方向性,提出一种采用了地平面反射结构的新型印制偶极子天线.分析微带巴伦和印制偶极子的工作原理,延伸并成形天线的地平面以得到反射结构.采用V形地平面反射天线向馈电结构的辐射,调整了天线的输入匹配状况和辐射方向图.使用专业射频(RF)和微波软件进行数值仿真,分析地平面延伸角度和延伸位置对天线输入反射损耗和辐射方向图的影响,得到优化的天线设计尺寸参数.结果表明,与没有地平面反射结构的天线相比,该印制偶极子天线增加了阻抗带宽,提高了前向辐射增益,抑制了后向辐射.

一种DC～4GHz微波限幅器的设计方法

本文介绍一种利用PIN二极管芯片设计的DC～4GHz微波无源限幅器的设计方法,该限幅器电路采用微带巴伦的形式实现,频率可以从直流开始到4GHz,而且插入损耗小,驻波比高,同轴结构体积小,使用方便。本文简要介绍其工作原理及实现过程,最后给出测试结果及曲线。

Ka波段宽带四倍频器的研制

介绍了一种Ka波段宽带四倍频器的研制方法。为了实现宽带、低插入损耗的要求,该倍频组件采用二倍频器-放大器-二倍频器的结构,即在两级倍频器之间插入一级宽带驱动放大器,而Ku波段和Ka波段的二倍频器分别采用了结构新颖的平面耦合微带线巴伦倍频器和平面毫米波倍频器。

S波段高增益Vivaldi天线设计

本文设计了一种工作在S波段超宽带、高增益的Vivaldi天线。该天线以传统Vivaldi天线为出发点,设计主辐射贴片结构为槽线渐变辐射器,引入开槽设计和三角形引向器进一步提高天线的整体辐射性能。馈电结构采用易于加工的渐变微带线转槽线耦合结构进行馈电,实现不平衡结构到平衡结构的转变。合理选择了介电常数为3.66的Rogers RO4350C介质基板材料,天线的总体尺寸为100mm×80mm×1.5mm。仿真结果表明,在2~4GHz的带宽内驻波比小于1.5,增益达到6.7 d B,且方向图的一致性较好。