一种宽带宽波束圆极化微带天线的设计

本文设计了一款宽带宽波束圆极化微带天线。天线采用堆叠的双层圆贴片结构,结合四点顺序旋转馈电方式,实现了宽带圆极化辐射性能;在叠层圆贴片周边加载垂直接地金属柱环形阵,利用波束引向作用和等效零模谐振特性,在大带宽范围内实现了半功率波束宽度(HPBW)的有效展宽,并保证宽带宽波束内的圆极化辐射性能。对天线进行了加工、测试。实测结果表明,S 11小于-10 dB的阻抗带宽(4.54 GHz~11.50 GHz)为87%,覆盖了期望的应用工作频带6 GHz~10 GHz;轴比小于3 dB的带宽达到了33.1%(6.71 GHz~9.36 GHz);HPBW在6 GHz~8 GHz范围内接近100°,在整个带宽内均超过75°;除了9.5 GHz以上频段,工作频带内的6 dB轴比波束宽度覆盖范围都接近200°,表明天线在宽带和宽波束内具有良好的圆极化性能。

宽波束双频同轴共口径高精度GNSS天线设计

为了展宽高精度卫星导航定位圆极化天线波束宽度和实现天线的小型化设计,本文提出了一款轻量化、宽波束的双频同轴共口径微带贴片天线。该天线包含一个内外嵌套的双频同轴共口径辐射贴片单元、若干寄生枝节、若干金属支撑柱、4个馈电馈针以及接地板。将高、低频辐射贴片分别布设在PCB印制板的上、下表面,采用了空气作为共同的辐射介质层,从而实现了天线更低的剖面设计。此外,还将高频辐射贴片和低频辐射贴片在垂直方向进行了局部交叉设计,以及在环形低频辐射贴片外围设计了若干T型寄生短路枝节,分别形成了电容效应,进而实现了天线的小型化设计,即该天线单元尺寸仅为0.37λ×0.37λ×0.03λ。实测数据表明,该天线两个频带内最大增益均>4.5 dBi,并且在低频1.227 GHz、低仰角20°处的增益>1 dBi,在高频1.575 GHz、低仰角20°处的增益>0 dBi。因此,本文所提出的天线能够较好地满足高精度卫星导航定位终端需求。

双圆极化微带天线的设计

研究了小型化双圆极化微带天线的设计方法。重点讨论了实现双圆极化、宽波束宽度微带叠层天线小型化的实现方法,并利用仿真软件进行仿真分析,在此基础上研制了样件,对其电性能进行了测量,测量结果表明:此微带天线具有圆极化、宽波束宽度和小型化的特点。

77 GHz汽车角雷达宽波束平坦增益阵列天线设计

设计了一款基于波束赋形技术的宽波束、平坦增益平面阵列天线,用于汽车角雷达系统.该阵列天线由三个1×10串馈线阵组成,串馈线阵采用单元不等间距分布的Dolph-Chebyshev天线综合法进行设计以降低副瓣.为了满足汽车角雷达宽视场角(field of view,FOV)的需求,对平面阵列天线采用波束赋形技术以展宽方位面的波束宽度并提高增益的平坦度.仿真与实测结果吻合较好,实测结果表明1×10线阵副瓣电平为−19.7 dB;3×10平面阵列天线的方位面3 dB波束宽度为106.4°,方位面增益平坦度可达−45°~45°,其最大增益为11.3 dBi.

机载圆锥对数螺旋天线及两种馈电方式的研究

论述了机载圆锥对数螺旋天线及其两种馈电方式的设计方法。利用FEKO软件对圆锥对数螺旋天线和两种平衡馈电方式进行了优化仿真分析。结果说明,该天线的电特性能够满足实际工程应用要求。在此基础上,研制了天线实物样机,并对该天线实物样机进行了测试。测试结果表明该天线在2.5～8GHz的工作频率范围内,方向图3dB波瓣宽度为100°左右,轴比小于3dB,驻波系数小于2。测试数据说明该天线的测试结果和仿真分析结果吻合良好,同时也说明该圆锥对数螺旋天线具有宽频带圆极化及宽频带宽波束特性,进而说明该设计方法是有效可行的,并可以推广应用。

一种恒定束宽的宽带数字波束形成方法

探讨了应用于雷达电子战系统的宽带数字波束形成(DBF)技术。提出了一种恒定束宽的宽带数字波束形成新方法,该方法将均匀线阵视为连续线阵的均匀离散采样,将空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中。仿真结果证明了该方法是正确、有效的。

线列阵甚宽频带恒定束宽的数字实现方法

线性嵌套阵可以很好地在很宽的频率(N个倍频程,N=7)上实现恒定束宽。这种方法设计简单,又节省线阵阵元。本文给出了线性嵌套阵具体的数字化实现方法,解决了FIR滤波器设计,滤波器时间延迟等问题。由于数字化实现过程中使用了很多组FIR滤波器,计算量很大,文章采用了DSP信号处理板实现数字化算法,利用DSP处理板可以多任务同时处理优势,解决了计算量大的问题。经过实验验证,在DSP上实现的数字化的线性嵌套阵宽带恒定束宽方法满足了工程上实时处理的需要。

一种Ku波段帽型组合馈源设计分析

针对船载小口径天线的馈源设计需求,对一种新型组合馈源的馈电结构进行了模式分析,给出了一个环形口面辐射场的计算方法。通过优化提出了一个Ku频段线极化工作的组合馈源设计实例。经过CST优化仿真,组合馈源的反射板不到3个波长,且在馈源辐射波束半张角为90°时,主面边缘照射电平约为-10 dB。同时由于该组合馈源具有自支撑结构优点,因此非常适合应用于小口径、小焦径比的反射面天线。

改进折叠导电墙结构的宽波束圆极化微带天线

利用折叠导电墙结构可以有效减小微带天线的尺寸,展宽辐射波束。对折叠导电墙结构进行改进,将导电墙分解为3部分,各个部分分别加工完成后,进行装配组合,并加载到微带天线。改进后的导电墙结构的加工费用远小于一体化折叠导电墙。在L1频段设计加载改进导电墙的右旋圆极化微带天线结构,Ansys HFSS软件仿真结果和实测数据表明,所设计的天线仍具有小尺寸和宽波束的优点。

圆锥印刷四臂螺旋天线的分析与设计

提出了一种应用于全球定位系统（GPS）的宽波束圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线。数值分析表明螺旋角和螺旋臂的长度是影响波瓣宽度的两个主要因素，文中给出了其变化规律。基于此，我们设计了一个中心频率为1．57542GHz的圆极化圆锥印刷四臂螺旋天线，并制作了模型天线。测试结果显示该天线在中心频率处的3dB波瓣宽度约为200°，满足半球覆盖特性；3dB轴比带宽约为0．35GHz；驻波比在1．5以下的频率范围为1．47-1．6GHz。实验结果和仿真结果吻合良好。

一种小型宽带宽波束圆极化微带天线设计

介绍了一种小型宽带宽波束圆极化微带天线设计。该天线采用双层短路贴片,通过旋转结构设计结合多点馈电技术,实现了微带天线的宽带宽波束圆极化辐射。仿真与测试结果表明:VSWR<2的阻抗带宽为15.9%(1.45～1.7 GHz),半功率波束宽度和3 dB轴比波束宽度在8.6%(1.45～1.58 GHz)的频带内均大于100°,天线尺寸仅为0.43λ×0.43λ×0.035λ。

一款高频弧形换能器

多波束图像声纳广泛应用于水下工程实施、浅海地貌测绘、蛙人和水雷等水下小目标的探测识别,高频弧形换能器是多波束图像声纳的重要组成部分,用于发射高频宽波束声波。通过理论公式计算了宽波束高频弧形换能器的指向性图,分析了指向性特征：主波束内存在连续的震荡起伏,震荡幅度由中心向两侧逐渐增大,在波束边缘处出现最大值,波束中心幅值比最大值减小1~2 dB左右。采用1-3型压电复合材料,研制了一款宽波束发射的高频弧形换能器,换能器谐振频率为440kHz,最大发送电压响应为162dB,5dB水平开角为107o,3dB垂直开角为26o,可应用于多波束图像声纳。

一种新型宽波束低剖面无人机载共形天线

为满足无人机载天线的宽波束低剖面使用需求,设计制作了一种新型宽波束低剖面无人机机载共形天线。该天线采用新型的L形单极子结构,实现了机载天线的低剖面要求;通过加载短路探针实现了阻抗匹配和垂直极化工作。设计制作的天线在水平面内准全向辐射,在垂直面内3 dB波束宽度达到197°。该天线替换了某型无人靶机上传统的单极子天线,经过实测通信距离得到了显著增加,且通信无盲区更可靠。该天线结构简单,波束宽,剖面低,特别在高垂直面高速无人机机载通信与测控中有广泛的应用前景。

一种用于共形相控阵的宽频带宽波束双圆极化微带贴片天线

介绍了一种用于共形相控阵天线的宽频带宽波束双圆极化微带贴片天线,并利用Ansoft公司的电磁场高频结构仿真软件HFSS对所设计的天线进行计算分析。所设计的微带贴片天线在设计频段内反射损耗小于-20 dB,半功率波束宽度大于±60°。

应用于卫星导航的高增益宽轴比波束圆极化天线设计

本文设计了一种应用于北斗B3频段的高增益宽轴比波束圆极化卫星导航天线。该天线采用圆环贴片作为辐射单元,圆极化波由两路幅度相等、相位相差90°的线极化波合成,本次设计利用圆形金属轴套提高3d B轴比波束宽度。使用HFSS对该天线进行仿真分析,最后进行加工测试,结果表明:在1.25~1.286GHz频段内电压驻波比(VSWR)小于1.4,该频段内小于3d B轴比波束宽度达到118°,且辐射主方向增益大于7d Bic。该天线也可作为卫星导航天线阵列单元使用。

一种宽轴比波束宽度的圆形微带天线的设计

针对中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)L频段天线,本文设计了一种宽轴比波束宽度的微带贴片天线。该天线中心频率是1.616GHz,采用双层圆形贴片结构,在下层贴片加载4根销钉。仿真结果表明:反射系数S11<-10dB带宽是85MHz(相对带宽为5.26%);小于3dB的轴比范围在xoz面为151.0°,在yoz面为143.6°,中心频率点增益是8.73dB。与加载销钉的单层圆极化微带贴片天线相比,加载销钉的双层结构展宽阻抗带宽和宽轴比波束宽度范围。

宽角扫描卫星通信相控阵天线

针对卫星通信对终端相控阵天线的要求,设计了低剖面、圆极化、宽波束、收发共用的相控阵天线单元,并分析了19个天线单元组成的阵列在收发频段的实际增益、轴比和工作效率。仿真结果表明,在1.98GHz-2.01GHz的发射频段和2.17GHz-2.2GHz的接收频段,天线单元的轴比小于3d B,阵中3d B波束宽度接近120°;天阵列扫描到60°时,其实际增益与不扫描时相比下降了3d B左右,效率高于85%,在0-60°的扫面范围内,天线阵列的轴比小于6d B。

一款车载型天通卫星通信天线

对叠层结构的微带天线采用四端口直接馈电和空间耦合馈电的方式,设计了一种车载型天通卫星通信天线。通过引入寄生单元,大幅度提高了天线的低仰角增益和轴比特性,使其远场方向图呈现宽波束圆极化辐射特性和优异的前后比。天线还集成了天通卫星上下行频段射频收发通道,射频电路的上下行频段间隔离度高,带外抑制和噪声系数性能优异,附加效率和输出功率高。天线可在复杂电磁环境和恶劣的野外环境下保证强劲的移动通信和数据传输能力。

基于平衡馈电的倍频程宽波束紧缩场馈源

设计了一种工作在4GHz^8GHz的基于平衡馈电的宽波束中心脊喇叭馈源。馈源的中心脊为十字形,位于喇叭中心。四个同轴探针旋转对称分布,外导体连接喇叭壁,内导体与十字形中心脊的四个脊片分别连接,通过向正对的同轴探针馈入等幅反相的差分信号实现平衡馈电,抑制高次模的产生。中心脊波导喇叭截止频率较低的前三个模式分别为TE11模,TE21L模和TE21U模式,其中,TE11模是馈源的主模式。针对馈源的模式分布分析馈源具有宽带特性的原因。在喇叭口面位置加载三个优化设计的轴向波纹槽,获得稳定的宽波束辐射方向图。设计的馈源在频带范围内VSWR<1.9,–3dB波束宽度>51.5°,E面和H面交叉极化<-30dB,相位中心变化<0.32λ(λ为4GHz对应的波长)。

基于人工电磁结构的宽波束天线设计

针对传统宽波束天线的局限性,提出基于人工电磁结构的宽波束天线设计.该天线采用两层结构设计,底层辐射体通过引入接地短路探针的方式拓宽圆极化3 d B轴比波束;顶层为方环结构的人工电磁结构,利用其波束赋形特性,增大天线半功率波束宽度.基于该方法设计的天线,兼顾宽圆极化3 dB轴比波束和半功率波束特性,能够应用于北斗卫星导航系统用户终端.