缝隙阿基米德螺旋天线及其小型化设计

介绍了缝隙形式的平面阿基米德螺旋天线并与普通平面阿基米德螺旋天线进行了对比。在此基础上提出了一种将缝隙设计成曲折线的形式,末端采用电阻加载,采用直接同轴馈电的方式,浅背腔的设计,从而达到将平面螺旋天线小型化的目的。制作的小型化天线直径大小只有75 mm厚度12 mm,在0.9～4 GHz的频带范围内有良好的阻抗特性和增益特性,满足工程使用的要求。

S频段阿基米德锥柱螺旋天线设计

根据卫星S频段测控系统通信需求,设计了S频段宽频带高增益圆极化的阿基米德锥柱螺旋天线。通过四分之一波长同轴缝隙巴伦完成信号的平衡-不平衡转化以及宽带阻抗匹配。双臂阿基米德天线可以很好地提供圆极化特性,作为锥台的FR4材料除了为天线提供支撑,也有效地完成了增益与波束宽度的控制。实测天线在收发频段内驻波比小于1.5,±70°范围内增益大于0 dBi,轴比小于5 dB,可有效地实现测控天线的收发复用功能。

室内蜂窝用曲折臂阿基米德缝隙螺旋天线设计

文中设计了一种用于室内蜂窝通信的正弦波曲折臂阿基米德缝隙螺旋天线。在阿基米德螺旋线中加入正弦波可以在螺旋线半径一定的情况下更好的延长天线臂的电长度,提高天线的小型化程度,并有助于保持传统阿基米德缝隙螺旋天线优良的辐射特性。仿真和测量结果表明:在0.4GHz～2.5GHz的频率范围内,与传统的阿基米德缝隙螺旋天线相比,文中设计天线口径面积减少了62.3%。

曲折臂形式的阿基米德螺旋天线小型化研究

把阿基米德螺旋天线的天线臂设计成曲折线的形式,以延长天线臂的电长度,从而达到小型化的目的。对几种不同折线方式的天线进行了仿真,选取一种最佳形式,对其进行了优化,并给出了一种宽频带双面微带线巴伦的设计方法。仿真与实验结果表明：在0.8～4.0GHz频段,与经典阿基米德螺旋天线的结果相比,天线的口面面积减小27%时,仍具有良好的阻抗特性、轴比特性和增益特性。

一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线

提出了一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线结构——正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线。在阿基米德螺旋线中加入正弦波可以在螺旋线半径一定的情况下更好地延长天线臂的电长度,提高天线的小型化程度,并有助于保持传统阿基米德螺旋天线优良的辐射特性。仿真和测量结果表明:在2 GHz～10 GHz的频率范围内,与传统的阿基米德螺旋天线相比,正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线口径面积减少了47%。

曲线分段的矩量法分析阿基米德平面螺旋天线

从混合位积分方程出发，采用矩量法结合曲线分段的三角基函数和脉冲检验函数分析了阿基米德平面螺旋天线，给出了输入阻抗，电流分布以及辐射方向图结果。从曲线形式的海伦积分方程出发结合折线分段的脉冲基函数点匹配法比较结果与文献[2～4]十分吻合。由于采用了曲线分段，在相同分段数情况下其结果的精度将比采用折线分段的高。

新型低剖面阿基米德螺旋天线设计

设计了一款低输入阻抗的阿基米德螺旋天线。在传统阿基米德螺旋天线的始端加入宽度一定的指数螺蜷线,天线的输入阻抗得到降低,从而放松了对指数渐变微带线馈电巴仑的长度要求。该天线的输入阻抗为75Ω,这使得指数渐变微带巴仑的长度仅为22.5mm即可充分满足天线在2～10GHz频率范围内的馈电要求。天线采用深度为22.5mm(约为最大工作波长的15%)的反射背腔,测试结果表明:在2～10GHz的频率范围内,天线驻波比小于2.5,天线主辐射方向上的轴比小于4dB,方向图对称性良好。

用于多模卫星导航信号接收的半球形阿基米德螺旋天线

平面阿基米德螺旋天线具有双向辐射特性,在实现单向辐射时会降低效率。将平面阿基米德螺旋天线共形到局部半球上可以得到一种新型结构的半球形阿基米德螺旋天线,分析了这种天线的结构特点,进行了仿真与实验,研究结果表明,在覆盖多模卫星导航信号工作频率的1.1-1.7GHz频段内,反射损耗小于-10dB,增益大于3.9dB,前后比大于3.6dB,相位中心稳定度小于2mm,可满足宽频带圆极化多模卫星导航共用接收天线的设计要求。

阿基米德螺旋天线的群延迟和UWB-SAR系统延迟的补偿研究

将Archimedean天线的群延迟分为色散部分和非色散部分。利用Archimedean螺旋线的几何特性揭示了其固有的色散特性,有效地解决了该类天线群延迟未知情况下的补偿问题;将天线群延迟的非色散部分等效为附加系统延迟,利用定标体形成的曲线特征,提出了一种基于Hough变换(HT)的延迟系统估计方法,并利用曲线的对称性降低HT的维数,提高估计速度。轨道超宽带SAR数据的处理结果验证了所提方法的有效性。

平面阿基米德螺旋天线的矩量法分析

在推广的海伦积分方程的基础上对方程进行了化简 ,得到了 Nakano方程 ,用矩量法将方程化为矩阵方程 ,给出了广义阻抗矩阵 ,电压矩阵的表达式 .并以平面阿基米德螺旋天线为例 ,计算了天线上的电流分布和辐射特性 ,验证了天线的频率无关特性 .

三频光子带隙陶瓷阿基米德螺旋天线设计

针对宽带射频识别系统和3G系统的要求,将阿基米德螺旋结构、陶瓷介质基板和光子带隙结构相结合,设计了一款三频光子带隙陶瓷阿基米德螺旋天线。仿真和实测结果显示,该款天线具有小尺寸、大工作带宽、良好的回波损耗性能和全向辐射特性。该款天线能够同时覆盖射频识别系统的868～870 MHz,902～928 MHz,2.400 0～2.483 5GHz频段和3G系统的1.710～1.785GHz频段,实现射频识别系统和3G系统移动终端的兼容。

关于阿基米德平面螺旋天线辐射特性的研究

为了研究阿基米德平面螺旋天线的辐射特性,本文对天线有效辐射区进行了仿真计算并打破互补结构,尝试调整螺旋线间距和宽度等参数。天线有效辐射区是与频率有关的环形区域,频率越高时环的半径越小。基于有效辐射区,通过改变螺旋线宽度和间距研究天线驻波和增益的变化趋势。螺旋线间距和宽度均对驻波影响较大,间距越大时天线驻波越大,螺旋线宽度越大时驻波性能越好,两种参数改变时对增益影响较小。因此可通过参数优化实现所需频段的平面螺旋天线设计。

基于阿基米德螺旋线单元的反射阵列天线设计

本文设计了一种基于阿基米德螺旋结构的新型微带反射阵列单元.单元外圈尺寸固定,通过改变螺旋线向内延伸长度来获得不同的反射相位.经过各结构参数分析,获得一条较为理想的反射相移特性曲线.采用该新型反射单元,设计了一款10×10规模的反射阵列,并建模仿真.仿真结果表明,在工作频率5.8 GHz处,天线的增益为18.7 dBi,1.5-dB增益带宽为22.1%(5.56~6.84 GHz),阻抗带宽为3.8%(5.70~5.92 GHz),主旁瓣比优于-15.0 dB,交叉极化小于-25.8 dB.

GIS局部放电检测用阿基米德螺旋天线设计研究

针对气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)设备局部放电现场检测的需求,文章设计了一种基本形式的阿基米德平面宽带螺旋天线,利用Ansoft HFSS电磁仿真软件对天线辐射单元的结构参数进行了优化,设计天线的尺寸为辐射面直径173.6 mm、天线高100 mm,并分析了阿基米德平面螺旋天线的辐射原理,通过仿真和测量研究了天线的端口参数和辐射性能。仿真及实测结果表明天线具有超宽带特性,在700~3000 MHz频段内的回波损耗小于-10 dB,最大增益不小于4 dB,满足局部放电检测天线指标要求。在实验室模拟局部放电试验并对天线的检测效果进行了测试,结果表明,设计的天线具有良好的检测性能,可用于GIS设备的局部放电现场检测。

自补型阿基米德平面螺旋天线的设计与分析

阿基米德平面螺旋天线是一种可用在 L 波段、C波段或更高波段的宽频带天线 ,在驻波比小于 2 .5 :1时 ,带宽可达到 4 0 :1,但其效率却不到 4 0 %。当效率提高时 ,带宽又只有 2 :1左右。文中介绍一种自补型阿基米德平面螺旋天线 ,它的效率较普通阿基米德平面螺旋天线高出约一倍 。

卫星导航终端小型化开口缝隙螺旋天线

研究了一种小型化卫星导航终端开口缝隙螺旋天线。天线主体为四条宽度渐变的开口缝隙螺旋臂,蚀刻在外表面覆铜的介质基板围成的方型结构上,由印制于介质基板内表面的微带线结构馈电网络进行耦合馈电;馈电网络由底面回形结构和侧面逐渐向上变宽的折形结构组成,使用同轴线接头在天线底部对其馈电。天线总体尺寸为26 mm×26 mm×29 mm,实测结果表明:|S_(11)|≤-10 dB的阻抗带宽为7.88%(1.523 GHz~1.648 GHz),轴比≤3 dB的圆极化带宽为20.26%(1.490 GHz~1.826 GHz),在北斗B1频段中心频率(1.561 GHz)、GPS L1频段中心频率(1.575 GHz)和GLONASS L1频段中心频率(1.602 GHz)处增益分别达到3.33 dBi、3.18 dBi和2.79 dBi。该天线采用开口缝隙螺旋结构,通过简单的馈电网络串行耦合馈电实现天线的圆极化,在较小尺寸情况下实现了较宽的带宽和较好的增益。

EBG结构在阿基米德天线中的应用

提出了一种基于EBG结构的天线系统截面优化方案,采用EBG结构代替以往常用的λ/4反射腔结构,可以使天线系统截面高度大大缩减。并对背面加载EBG结构的阿基米德螺旋天线辐射特性进行了仿真分析,仿真结果表明EBG结构可以代替反射腔结构使天线具有单向辐射特性。

用于北斗卫星定位的渐变缝隙螺旋阵列天线

对传统的微带缝隙天线进行了大胆而富有创新性的改进,将折线螺旋结构和渐变矩形贴片结构相结合,设计了渐变贴片折线螺旋结构,对其进行取反操作后得到了全新的渐变缝隙螺旋结构,提高了天线的带宽。针对北斗卫星导航系统对卫星定位天线的性能要求,使用渐变缝隙螺旋结构作为阵元天线,多个阵元天线按照直线结构排列组成渐变缝隙螺旋阵列天线。实测结果显示,该款天线可以完全覆盖北斗卫星导航系统工作频段,定向工作性能好,是性能优异的北斗卫星定位天线。

超宽带缝隙螺旋天线仿真与教学应用研究

改革微波技术与天线实验课程实验教学模式,采用全波电磁仿真软件,设计和仿真了超宽带缝隙结构的平面等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线。设计的两种天线都采用同轴电缆直接馈电的方式,结构简单,易于实现。优化和仿真结果表明,在0.4~2GHz的频率范围内,这两种天线的输入电压驻波比小于2,方向图和增益等指标均达到了设计要求,适合于实际应用。仿真结果展示了全波电磁仿真软件的应用效果。

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。