小型化超宽带H面脊喇叭端射天线

超宽带天线技术是实现射频孔径综合的关键技术之一,适用于解决大型电子信息系统中采用多个天线带来的布局困难、互相干扰等问题。本文设计了一款具有端射特性的小型化超宽带H面脊喇叭天线。天线通过加载指数型脊结构,降低了矩形波导的截止频率,从而大幅展宽了天线工作带宽。同时,通过在喇叭口加载单曲面形介质透镜,改善了辐射口面上相位不均匀的问题,进而显著提高了天线的端射增益。该天线结构紧凑,其尺寸仅为0.57λ_(L)×0.45λ_(L)×0.11λ_(L),可覆盖0.8 GHz~18 GHz的超宽频带,且交叉极化优于30 dB。该天线剖面低、结构稳定、易于加工,可直接安装于金属结构上,易于与载体集成。通过与同类型端射天线相比可知,该天线在小型化和电性能两方面都具有优越性。

一种基于开口谐振环的高增益端射天线设计

基于开口谐振环(split-ring resonator,SRR)奇异的电磁特性,设计并制备了一种覆盖C和X波段的高增益SRR-Vivaldi端射天线.采用等效分析方法对SRR结构谐振特性进行了研究,并将其应用于传统Vivaldi天线指数渐变槽线前方,使SRR结构形成特殊谐振能力的引向器,将天线表面电流集中于端射方向,在保证天线尺寸和带宽不变的前提下,实现了天线增益的有效提升.仿真和测试结果表明,新型SRR-Vivaldi天线在C波段增益平均提高75.44%,xoy面和xoz面半功率波束宽度都缩减20°以上;在X波段增益平均提高24.46%,xoz面半功率波束宽度大约缩减25°.该结构具有低成本、设计简单、便于加工、利于共形等优点,为端射天线提高增益和增强定向性提供了新思路.

Y形缝隙加载小型化超宽带Vivaldi端射天线

针对常规Vivaldi天线尺寸大、低频段前向辐射增益低的问题,设计了一款覆盖2.7～18.3GHz的小型化高增益超宽带端射天线。该天线通过在辐射贴片两侧加载Y形缝隙的方法,将天线表面电流汇聚于槽线附近,使天线的辐射特性明显提高。改善天线的阻抗匹配特性,展宽天线带宽,提高天线的增益,增强天线端射效果,天线的尺寸仅为25mm×25mm×1mm,实现了小型化。低频部分（2.7～8GHz）增益比原始天线提高最大值为3.5dB。通过天线实物的加工和测试,进一步验证了设计的可靠性。

平板端射天线组阵的研究

传统端射天线是中等增益天线,不能满足雷达等对高增益的要求。为了提高增益和方向性,把平板端射天线单元进行了组阵。经过大量的仿真分析并结合原有试验结果,发现了平板端射天线的组阵不符合常规天线组阵理论。端射天线阵的增益随着天线单元间距的增大而提高,并且间距在1.5倍波长时天线阵的增益最高。这种特殊的天线组阵形式值得进一步研究。

带有开口谐振环引向器的新型端射天线设计

设计一种带有开口谐振环(SRRs)引向器的新型端射天线。天线由反射板、地板、辐射单极子和开口谐振环组成。天线的反射板结构使天线在低频处阻抗匹配,有效地提高了天线带宽;用六对开口谐振环结构作为天线的引向器,很好地实现了天线的高增益。仿真和实测结果表明,天线阻抗带宽达到73.7%(2~4.21 GHz),增益为4.3~10.3 dB;在天线的带宽内,天线的辐射方向图稳定,设计的天线满足S波段无线通信领域的需求。

基于蝶形振子的可重构圆极化端射天线设计

为了降低天线对载体气动力学的破坏,提高天线在复杂电磁环境中的性能,该文设计了一款圆极化方式可重构的端射天线。该天线以基片集成波导(SIW)喇叭天线为原型,在喇叭前端加载移相器和蝶形振子,上下蝶形振子之间加载了4个MEMS开关,开关的导通与断开,可以控制电流的流动路径,从而使天线分别辐射两种圆极化波。实测结果表明,通过控制开关的通断组合,设计的天线可以在11.24~11.83 GHz频段内沿端射方向辐射左旋圆极化(LHCP)或右旋圆极化(RHCP)电磁波。测量结果和仿真结果基本吻合,验证了设计的有效性。

虚拟阵元应用于平板端射天线的新型组阵方法研究

在端射天线组阵中,由于天线单元间的复杂互耦,端射天线小间距组阵时副瓣电平抬高得不到预期增益的提高,通过拉大单元间距可以抑制互耦、获得高增益,但又导致出现栅瓣电平.基于此,提出一种基于平板端射天线内插虚拟阵元的新型组阵方法——数字虚拟端射组阵方法,并对侧向组阵时该方法的数字波束合成结果与实际端射天线阵的三维电磁仿真软件(CST)仿真结果进行对比分析,最后,通过实验测试验证了该方法对于抑制端射天线阵栅瓣的有效性.

蝶形双偶极子宽带印刷端射天线设计

文中提出了一款新的蝶形双偶极子宽带印刷端射天线。在该天线设计中,引入阶梯槽线结构来改善天线带宽上的阻抗匹配,拓宽天线的带宽;在地板反射器和双偶极子驱动器上加载蝶形枝节来加长天线的电流流径,实现天线尺寸减小和带宽提高;在不改变天线尺寸的前提下,在引向器上下两边加载寄生贴片,扩大天线辐射口径,进一步提高天线的带宽和增益。所设计的天线被加工成实物并对其进行了测试,结果显示该天线在反射系数低于-10 dB情况下的频率范围为1.59 GHz~3.96 GHz,在相应带宽上,天线的增益为5.84 dBi~8.5 dBi。

一种新型端射天线单元的研究

设计了一种新型的端射天线单元。采用独特的串馈单极子形式,具有较好的带宽性能,基板采用液晶材料,使其基板的介电常数可控。通过改变单元的工作频率及基板的介电常数,使得天线单元具有水平相扫的能力。采用上下双层对称结构来抑制由于地板引起的波束上翘。通过对端射天线单元的建模仿真,验证其可行性。这样,串馈形式的天线易于实现天线的小型化、轻薄化。具有很好的共形的能力,适用于机载等高速运动的平台。

一种P波段宽带端射天线设计

设计了一种P波段的宽带端射天线。该天线以传统八木天线为基础,将振子尺寸缩小为原来的一半,并将振子放置在金属平板上,进而对天线的反射器和引向器进行改进,并通过对天线参数的仿真优化,最终将天线的带宽扩展到了38.4%,并保证了频带内相对较高的增益。仿真结果表明,天线能够在0.5~0.8 GHz的频带之内实现良好端射,并保证带内回波损耗均在-10 d B以下,整个频段内天线的方向性系数均在8.6 d Bi以上。

基于渐变折射率超表面的宽带高增益端射天线

提出了一种基于渐变折射率调制超表面的紧凑、宽带化、高定向性端射天线。该天线采用阶梯微带线-槽线结构作为馈线、准八木天线作为馈源、所设计渐变折射率超表面作为寄生结构,既可实现天线带宽拓展,又具有增益提升效果。仿真结果表明,天线可以在紧凑化尺寸情况下(尺寸为0.644λ_(0)×0.729λ_(0)×0.017λ_(0),λ_(0)为中心频点所对应的自由空间波长),实现3.66~9.13 GHz频带内的良好阻抗匹配,相对带宽为85.5%,同时,在宽频带范围内,天线的增益浮动在4.78~8.81 dBi,且具有良好稳定的辐射特性。所提出的紧凑、宽带高定向性端射天线可以应用于空间受限的走廊、隧道等平台环境中。

双频双极化端射天线

本文提出了一种结构紧凑的毫米波双频双极化端射天线。传统的双极化天线实现方式主要是:磁电偶极子、贴片天线和正交模式耦合器来实现,这些实现方式存在结构尺寸较大、不易集成,带宽和平面化难以兼顾的缺点。本文提出的双频双极化端射天线利用堆叠结构,实现了水平极化和垂直极化的极化分离,同时采用Vivaldi天线结构,实现了宽带特性。与传统正交放置的Vivaldi双极化天线相比较,本设计具有减少天线尺寸,易实现平面集成,结构简单等优点。仿真结果表明该天线垂直极化部分,在E波段60-90GHz频带范围内,S11均在-10dB以下,交叉极化在-20dB以下;水平极化部分,在Ka波段26-32GHz频带范围内,S11均在-10dB以下,交叉极化在-20dB以下。

平面端射圆极化天线进展综述

全面总结了平面端射圆极化天线的发展历程和重要突破。以正交磁偶极子和平面互补振子两大核心工作原理为主线,深入剖析平面端射圆极化天线的一般性设计方法,阐明其形态演变规律,详细介绍了平面端射圆极化天线的宽带设计技术、波束调控技术以及高增益设计技术等研究现状,最后探讨平面端射圆极化天线的可能发展方向,用于指导该领域的科学研究和工程设计。

偶极子对激发的宽带平面端射高增益天线

文中提出了一款单向辐射特性的微带缝隙结构双偶极子宽带天线。该天线由阶梯型缝隙结构、共面双偶极子和5组引向器构成。阶梯型缝隙结构用于改善阻抗匹配,拓展了天线的带宽;共面双偶极子改善了天线的辐射特性;引向器提高了天线的增益。仿真和实测表明,该天线的相对带宽为66.4%(5.78 GHz~11.53 GHz),带内前后比为15.7 dB~27.4 dB、增益为8.4 dBi~11.9 dBi,并且天线的交叉极化低、辐射方向图稳定。该天线的良好性能使其在无线通信和雷达领域的应用具有极强的吸引力。

一种热带鱼形端射圆极化RFID阅读器天线

本文提出了一种端射圆极化RFID阅读器天线。该天线采用矩形波导结构(等效为磁偶极子)结合一对热带鱼形振子结构(等效为电偶极子),同时采用约四分之一波长的微带线结构和U型微带线调节阻抗匹配以及移相。最终,设计了一款超高频端射右旋圆极化天线,仿真结果表明该天线在谐振频点处的S11为-29.5 dB,增益Gain为4.49 dBi,阻抗带宽为90 MHz(880 MHz-970 MHz),3 dB轴比带宽(AR)为150 MHz(850 MHz-1000 MHz),可广泛应用于超高频RFID阅读器。

端射相控阵天线设计

首先分析了端射相控阵列的特殊性,以及传统理想点源阵描述端射阵列的不足。然后以八木天线为原型设计了平板端射天线。为了提高增益和方向性,把四个平板端射天线单元在端射方向上排列。通过调整单元之间的间距和馈电相位,形成特殊的相控阵,达到了比较好的组阵效果。经过仿真和实际加工测试,认为这种天线结构优于传统的组阵形式。

一种用于超高频RFID阅读器的端射圆极化天线

本文提出了一种宽轴比带宽的RFID阅读器端射圆极化天线。该天线结构简单,采用矩形波导结构(等效为磁偶极子)结合一对蝶形振子结构(等效为电偶极子),同时采用四分之一波长的微带线结构和U型微带线调节阻抗匹配以及移相。最终,设计实现了一款超高频端射右旋圆极化天线,仿真结果表明该天线在谐振频点出的S11为-19.6 dB,阻抗带宽为180 MHz(850 MHz-1030 MHz),3 dB轴比带宽(AR)为130 MHz(850 MHz-980 MHz),可广泛应用于超高频RFID阅读器。

一种端射相控阵天线单元校正方法

为了提高端射相控阵天线的单元校正精度,提出了端射天线单元外校正方法.该校正方法通过移动近场系统中的采样探头,获得不同天线单元的激励信号,然后通过已知的天线单元方向图与单元位置关系得到单元的幅度与相位分布,比系统内校正方法的校正精度更高.在实际测试中使用这两种校准方法来校准天线单元,分别得到单元校准之后的天线方向图.测试结果验证了该方法的有效性.

一种应用于5G-FR1的频率可重构端射天线

文章介绍了一种应用于5G-FR1频段的新型频率可重构天线,设计中将工作在状态1(中心谐振频率为3.5GHz)的印刷八木天线和它的部分引向器通过开关进行结合来实现改变辐射器状态的目的,从而构成了工作在状态2(中心谐振频率为4.9GHz)的印刷对数周期天线。进一步,通过开关使状态1下八木天线的部分引向器连接金属贴片改变引向器的谐振频率,改善耦合效应对非工作频段的影响,保证天线在两种状态下的工作均具有一定程度独立性。通过在电磁仿真软件中进行验证,当天线工作在3.5GHz和4.9GHz时,S11在-10db以下的天线相对阻抗带宽分别为22%和23%,中心频率处天线工作的最大增益分别为7.02dBi和7.82dBi。

侧射式天线阵和端射式天线阵的角分布

天线阵的辐射角问题是电磁波辐射的重要内容,也是电磁场理论与实际问题相联系的重要范例。文章对侧射式天线阵和端射式天线阵的最大辐射方向、主瓣宽度和副极大辐射方向进行了研究和比较,并作了理论上的探索。设计者可以根据需要调节天线阵的角分布,以提高天线阵的定向性能及其抗干扰性。