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。

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。

一种用于呼吸监测的超宽带正弦天线设计

根据现有非接触式生命体呼吸监测应用市场的需求,本文设计并制作了一种小型化超宽带双臂正弦天线,采用馈电巴伦的方式进行平衡馈电,为了实现其单向辐射性能,采用平底型反射腔。测试结果表明,在6GHz～9GHz频带内该天线的电压驻波比小于2.0:1,而且其带内辐射方向图的前后比大于12dB,天线在通频带内的增益均大于6.5dBi。该天线适用于近距离超宽带生命体监测系统。

四臂正弦天线设计

四臂正弦天线是一种用途广泛的宽频带双极化天线。文中论述了正弦天线的工作原理、介绍了其主要特点和潜在的应用领域、以及四臂正弦天线的设计方法,并给出了一个0.5 GHz-3 GHz四臂正弦天线设计实例,测试表明该天线在6:1的带宽内具有很好的电性能。

应用于电磁测量系统的正弦天线设计

设计并实现了一种应用于电磁测量系统的正弦天线。应用微带指数渐变巴伦结构对天线进行馈电,采用圆锥形平台反射腔实现天线的单向辐射,使用3 dB电桥实现天线的双圆极化性能,利用电磁仿真软件Ansoft HFSS进行仿真及优化。使用Ansoft HFSS软件和矢量网络分析仪E5071C分别对天线模型和实物进行仿真及测试,仿真结果显示,正弦天线在1.0~2.6 GHz频段内电压驻波比小于2,法向增益7.8~8.2 dBic,相比于平面阿基米德螺旋天线和平面等角螺旋天线,实现了双圆极化性能。实测结果表明,所设计的天线在1.0~2.6 GHz内电压驻波比小于2,利用微波暗室进行方向图测试,法向增益7.4~8.0 dBic,测试结果与仿真结果相符合。设计的天线能够应用于电磁测量系统。

基片集成波导正弦渐变槽单脉冲天线

为拓展工作带宽,以传统正反渐变槽天线为基础,利用基片集成波导馈电,该文提出了两种高增益、宽频带的正弦渐变槽天线。利用矩形波导3 dB定向耦合器和90°移相器工作原理设计了半模基片集成波导单脉冲馈电网络,进而得到了对称型和非对称型正弦渐变槽单脉冲天线,带宽均超过了3.0 GHz,带内和波束最大增益在9.0 dBi左右,差波束零深在10.0 GHz处均低于-20 dB。其中,非对称型正弦渐变槽单脉冲天线具有更宽的工作频带和更平稳的天线增益,可以广泛应用于微波定向探测系统中。

太赫兹平面天线的设计

天线与太赫兹检测器的匹配网络是集成天线与太赫兹检测器的核心。针对低阻抗太赫兹检测器,在650 GHz设计了输入阻抗为7Ω的平面U型天线和接有λg/4匹配器的蝶形天线,以及输入阻抗为50Ω的平面对数天线和平面对数正弦天线。检测器的直流偏置电路会使天线上的高频能量通过该偏置回路漏出,故在偏置线上应用带隙结构形成低通滤波器。仿真了该滤波器的相关参数及接入位置,使得高频下天线不受超导检测器偏置回路的影响。