带有扼流槽结构的共形波导缝隙阵列天线研究

设计了一款与圆柱面共形的宽边纵缝波导缝隙阵列天线,波导间采用扼流槽结构设计,抑制了表面波的影响、提高了天线增益。仿真结果表明:优化后的扼流槽结构可使共形阵列天线中间波导的互耦系数减小4.4 dB,两侧波导间的互耦系数减小3.6 dB;扼流槽结构参与了阵列天线微波辐射,提高了阵列天线的方向性;阵列天线的增益达23.3 dB,口径辐射效率达67.5%。实验结果表明,共形波导缝隙阵列天线实测增益达22.1 dB(含功分网络损耗1.1 dB),实测天线口径辐射效率达66.0%,功率容量达1.1 GW。实验结果与仿真结果基本吻合。

低RCS EBG波导缝隙阵列天线

将Mushroom电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap,EBG)的表面波带隙和同相反射特性同时用于波导缝隙阵列天线的设计,利用EBG的带隙特性抑制天线阵中的表面波,以改善天线的辐射性能;利用EBG的同相反射特性实现天线雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的减缩,天线综合性能得到较大提升。制作了EBG波导缝隙天线阵样品,并对天线阵的阵元互耦、辐射方向图及天线阵RCS等指标进行了测试,结果与理论预期相吻合,有效地降低了阵元间互耦及天线阵RCS。

新型X波段波导缝隙阵列天线的设计

为了克服传统波导缝隙阵列天线重量大、副瓣偏高等问题,提出一种小型化、低副瓣X波段波导缝隙阵列天线的设计方法。首先采用高斯分布实现其幅度加权,快速完成低副瓣波导缝隙阵列天线的设计;然后结合HFSS软件对传统压缩波导的窄边尺寸进行优化,减小窄边尺寸;同时采用3D打印技术制造ABS塑料波导缝隙框架和金属电镀工艺实现天线的加工,通过仿真分析和实物加工测试验证了所设计天线的有效性。所设计的天线方位面副瓣电平可达到-25 d B以下,重量从25 kg减小到2.5 kg,减重比达到了90%。最后,详细分析了不同金属电镀层厚度对天线性能的影响。

基于T型谐振器的抗干扰矩形波导缝隙阵列天线设计

介绍了一种抗干扰矩形波导缝隙阵列天线的设计方法,仿真、设计并加工了一款基于T型谐振器的四缝隙矩形波导缝隙阵列天线.通过在矩形波导下壁引入周期性的T型谐振器,有效提升了天线的抗干扰能力.测试结果表明,该天线的-10 dB阻抗带宽为10.3%(5.5~6.1 GHz),增益为11.5~12.8 dBi,天线效率为72.1%~87.3%.与传统矩形波导缝隙阵列天线相比较,本文设计天线在抑制频段7.9~9.6 GHz的抗干扰能力提升了32.2~69.3 dB,适用于多频段、多任务的无线通信、雷达系统等.

平行双缝型波导缝隙阵列天线的导纳分析

平面波导缝隙阵列天线以其体积小、重量轻在飞行器雷达天线上获得广泛应用 ,但是传统的单缝型波导缝隙阵列天线的缺点是频带较窄 .以双缝代替单个缝隙作为辐射单元在一定范围内解决了这个问题 .提出了对双缝的导纳研究方法 ,得出双缝的频率特性优于单缝的重要结论 .实验证明了该方法的有效性 。

矩形波导缝隙阵列天线的快速综合算法

矩形波导缝隙阵列天线计算复杂,本文提出一种快速综合算法,充分考虑互耦的影响,并且可以对同相或不同相缝隙电压加权进行综合.首先在有源导纳法的基础上得出一个矩阵方程,互耦的影响和缝隙自身的影响分别可以用方程中的一个矩阵完全表示.分析矩阵的特性后,本文可将对面阵的综合转换为对每条波导上缝隙的综合,大大降低计算量.仿真实例验证了算法的有效性.

基于吸收式频率选择反射结构的波导缝隙阵列天线RCS缩减设计

本文提出了一种具有吸收式频率选择反射(AFSR, absorption frequency selective reflection)特性的超材料结构,可用于降低波导缝隙阵列天线带外和带内结构模式的雷达散射截面(RCS)。该结构厚度仅为0.16λ,吸收性能主要归功于中间层上表面集总电阻,吸波率最高可达99%以上,带内反射损耗小于1dB,从而保证天线辐射性能不受影响。将其加载到波导缝隙阵列天线的金属表面上,同时与辐射缝隙保持一定的距离,仿真结果表明加载该结构后波导缝隙阵列天线的反射系数、方向性和波瓣宽度基本保持不变,工作频带为8.87GHz-9.03GHz,在中心频率8.96GHz处增益提高了3.47dBi。

基于超材料吸波体的低雷达散射截面波导缝隙阵列天线

提出利用超材料吸波体减缩波导缝隙阵列天线带内雷达散射截面的设计方法.设计具有超薄(厚度仅为0.01λ,λ为吸波体中心频率对应波长)、无表面损耗层和高吸波率的超材料吸波体,将其加载到波导缝隙天线E面方向辐射缝隙间的金属表面上,并与辐射缝隙保持一定的间距.该加载方式没有破坏天线的口径馈电振幅分布,并利用超材料吸波体对电磁波的强吸收特性降低了天线阵的结构模式项散射.仿真和实验结果表明,加载超材料吸波体后天线阵的反射系数、增益、波瓣宽度保持不变,在x极化和y极化条件下,波导缝隙阵列天线的带内雷达散射截面减缩量均在6 d B以上,且在-25°—+25°范围内天线雷达散射截面均有明显的减缩,鼻锥方向减缩超过10 d B.该研究成果对阵列天线雷达散射截面减缩具有重要的借鉴意义和工程应用价值.

Ku波段波导混合缝隙阵列全向天线的设计与实现

研究并设计了一个工作在Ku波段的波导混合缝隙阵列全向天线.利用电磁仿真软件CST进行仿真设计,采用边馈形式,通过同时对波导的宽边和窄边开缝进行缝隙天线阵列设计,使设计的Ku波段的波导混合缝隙阵列全向天线具有良好的匹配、较高的增益和较好的不圆度,并对设计的天线进行实际加工制造、调试,最终仿真与实测结果能够较好地吻合.

波导窄边缝隙阵列天线的分析与设计

波导窄边缝隙阵列天线由于效率高、功率容量大、稳定性好及副瓣电平低等特性,在雷达体制上使用广泛。对于单一波导窄边缝的隙线阵,根据设计指标,首先分析其理论模型并给定理想的设计参数,再利用Ansoft公司的HFSS软件的参数扫描及优化功能,通过局部调整设计参数就可以方便地得到缝隙的谐振结构。利用这种设计方法可以快速得出所需要的低副瓣窄边波导缝隙阵列天线。

波导缝隙天线的EBG的应用

研究一种新型的EBG结构在波导缝隙天线中的应用。这种新型的EBG具有可以有效抑制表面波的特性,提出了在阵面缝隙单元间加载EBG周期单元结构的方案,抑制波导缝隙天线之间的互耦。通过与传统的波导缝隙天线进行比较得出加载新型EBG结构的波导缝隙天线在互耦上有很大改善。

扫描波束缝隙阵列天线方案设想

扫描波束缝隙阵列天线是一种相控阵天线,采用寄生振子实现波导缝隙天线的圆极化辐射,全金属结构可以承受恶劣的温度环境。每副天线可实现±45°一维扫描,两副天线组阵再辅以卫星自旋,可以实现全空间覆盖。此天线的优点是扫描范围宽、重量轻、结构紧凑和能在极端温度下工作。文章介绍了该天线的技术特点、方案设计和仿真分析结果。

波导裂缝阵列天线可生产性研究

简要分析了波导缝隙阵列天线在焊接加工中可能出现的问题,以及这些焊接问题对天线性能可能产生的影响。通过对天线波导内电磁场特性参数的分析,对波导平板缝隙阵天线的设计及加工焊接中可能存在的问题在波导的电磁场特性的层面进行研究与探讨,研究结论可供平板缝隙阵天线的设计及焊接工艺参考。

一种X波段船舶导航雷达天线设计

为了兼顾天线的工作带宽、增益以及旁瓣,文中提出了一种长度约为1 200 mm的通过阵列分隔板改善谐振式波导缝隙阵列天线性能的新型船舶导航雷达天线。该天线通过阵列分隔板将缝隙阵列分隔成四部分以降低天线旁瓣,另外,采用空间极化滤波器技术和喇叭天线结构以改善天线交叉极化和提高天线增益性能,天线馈电采用了紧凑的同轴馈电方式以进一步降低馈电传输损耗以及提高天线的稳固性。仿真结果表明,该天线增益可达28 dB,第一旁瓣电平低于-20.5dB,交叉极化优于-52 dB,水平波束宽度为1.7°,垂直波束宽度为27°。与传统相同长度的船舶导航雷达天线相比,该天线具有更低的损耗以及更好的平衡稳定性。

基于超材料结构的定频波束可调天线设计

提出了一种新颖的波束可调天线。该天线辐射单元采用加载电容的超材料结构,相较于传统波导裂缝阵列天线的辐射缝隙,超材料辐射单元的尺寸缩小了76%;天线采用蚀刻有超材料结构的Rogers RT5880印刷电路板(PCB)作为天线辐射面,通过调整加载在超材料单元上的电容来调整波束指向。天线的测试结果与电磁仿真软件仿真结果接近。测试和仿真结果表明,天线工作在频率15 GHz,最大增益为11 dBi,辐射效率为80.8%,波束可调天线实现了-28°,-20°,-12°,-6°,6°,13°和24°七种不同波束指向。

EBG结构改善天线辐射特性初步研究

本文研究了高阻表面型EBG,其蘑菇形二维周期结构具有紧致特性,周期和单元尺寸远小于工作波长,非常适合于阵列天线设计,它的表面波抑制特性有助于改善天线性能。采用Mushroom-like EBG结构形式,针对12GHz频率完成初始结构参数选取,利用同轴探针模型给予验证。随后加载于波导缝隙阵列,采用HFSS模拟软件,通过优化设计,降低了方向图副瓣及后瓣,其中对第二副瓣和后瓣的抑制优于2d B,前向辐射也有所增加,达到了改善天线辐射特性的目的。