一种一体化集成宽带阵列天线设计

针对新一代深空探测通信的需求,提出了一种高集成度X频段宽带圆极化微带阵列天线。天线由48单元层叠微带贴片单元和相应的多层馈电网络组成。天线通过耦合馈电技术将辐射单元和馈电网络(BFN)进行一体化集成,采用旋转序列馈电技术提高天线的圆极化性能。对实际设计的天线进行了仿真分析,结果表明:该天线在19.4%的频带范围内具有较好的增益、驻波比和圆极化特性,能够满足新一代深空探测通信任务的需求。     

一种新的小型圆极化微带天线

文章提出了一种新的小型圆极化微带天线。在方形微带贴片上开了5个十字槽,以降低天线的工作频率;在贴片的对角线上选择合适的馈电点馈电,可以实现圆极化辐射。该天线在保证增益等指标的情况下,能够很大程度地降低天线的工作频率,与相同尺寸的常规天线相比较,其频率降低了16％。     

一种多极化天线的设计

为了增强信道容量和提高极化信息利用能力，文章设计了一种多极化天线。首先，基于口径耦合馈电技术，优化设计了一种改进的H形线极化缝隙耦合天线；其次，在馈电层设计了单馈线和3dB分支线耦合器作为多极化天线的馈电电路；最后，通过不断优化设计，构建了多层缝隙耦合多极化天线，天线的线极化激励端口采用单馈线形式，左旋/右旋圆极化特性由3dB分支线耦合器来实现。对设计的多极化天线进行了制作和测试，测试结果表明，整个多极化天线的阻抗带宽为12.8%，线极化与圆极化端口之间的隔离度大于15.8dB，圆极化端口之间的隔离度在大部分频段内大于15dB，匹配和辐射特性良好。天线具备线极化、左旋圆极化和右旋圆极化3个极化特征，在雷达和通信领域具有一定的应用前景。     

一种大功率圆极化交叉对称阵子天线

为了满足大功率反射面天线的馈源设计要求,文章设计了一种大功率圆极化交叉对称阵子天线,其工作频率在1.19GHz~1.285GHz,天线整体由交叉对称阵子和开槽线巴伦组成。通过开槽线巴伦实现平衡-非平衡馈电。为了实现圆极化,通过改变对称阵子结构,在对称阵子臂相邻90°处增添一对阵子臂,形成交叉对称阵子,并通过调整阵子臂的长度,使其实现90°自相移结构,并最终实现圆极化,由于天线整体均为金属,使得天线可以承受更高的功率。该天线在119GHz~1285GHz频带内电压驻波比(votage standing wave ratio,VSWR)<1.5,圆极化轴比<3dB,实测结果表明,实测和仿真结果基本一致,天线在该频段内实现了较好的圆极化特性。     

一种新型的双圆环形印刷天线设计

提出了一种新型圆极化天线形式——双圆环形印刷天线。通过提出一种异形巴伦,解决了圆极化天线与馈电网络严重失配的技术难题,从而使得该天线具有较高的增益和较宽的波束,且工作频率范围内驻波在1．5以下。天线的实测结果与仿真结果能够较好地吻合。     

圆极化卫星测控天线

介绍了一种与DJS—1卫星平台及我国卫星测控网相适应的圆极化卫星测控天线。设计充分考虑三化要求,辐射单元采用了能够实现“轴向型”宽波束方向图的小口径喇叭,只要在卫星指地面和背地面各装一副天线,就可组成双向方向图。在喇叭之后加一个正交模耦合器,就可实现正交辐射;在喇叭和馈电部件之间加入一个圆极化器,就可实现圆极化辐射。从而实现了卫星测控天线的模块化和通用化。     

基于异向介质的高增益圆极化微带天线的设计

文章提出一种基于人工异向介质(metamaterials)覆层的高增益圆极化微带天线。采用商业软件AnsoftHFSS对该天线的电特性进行了仿真。仿真结果表明,人工异向介质覆层将普通的圆极化微带天线增益从7.8dB增加到了11.4dB,同时保持了良好的圆极化特性,并且该天线具有结构简单、易于加工等特点。     

一种新型宽带高增益多模导航天线设计

为了适应多模导航卫星系统的发展，文章设计了一种新型宽带高增益导航天线，能够覆盖北斗B1/B3、GPS L1/L2频段。天线采用折叠电磁偶极子的形式，具有较宽的阻抗匹配带宽。为提高圆极化辐射特性，采用四馈点形式，等幅度、相差90°馈电；端口直接激励到交叉十字形馈电结构，进而耦合到折叠偶极子，辐射圆极化电磁波。天线周围加入调试腔体，可对方向图辐射特性进行调整，且具有宽带高增益的特性。方向图在北斗B1/B3、GPS L1/L2频段内具有良好的一致性。在三维电磁仿真软件ANSYS HFSS中，建立天线的三维仿真模型，并进行仿真计算，在工作频段内，电压驻波比VSWR≤1.5，主辐射方向上交叉极化比不小于40dB，具有良好的圆极化纯度。在整个工作频段内，天线具有低后瓣特性，前后比不小于40dB，且右旋圆极化增益在主辐射方向图±60°范围内，不小于0dB，在多模卫星系统上具有较高的应用价值。     

基于后向辐射抑制的低剖面圆极化环天线研究

为了适应现阶段可移动终端的小型化发展趋势，设计了一种结构紧凑的低剖面高前后比圆极化环天线，可覆盖BDS-B1和GPS-L1两个工作频段。天线的辐射体采用环形贴片，使用两个不同面积的耦合馈电枝节给天线耦合馈电，实现天线的圆极化辐射。另外，深入探讨了寄生环的后向辐射抑制机理，使天线得以在结构紧凑的基础上实现了天线的高前后比，并且可实现天线的前后比与辐射效率之间的灵活调控。测试结果表明，在工作频带内，所设计的天线具有10dB以上的前后比，实际增益不低于3.25dBi，天线在3-dB轴比带宽内具有不少于3.19dBic的右旋圆极化增益。此外，所设计的天线辐射器尺寸为0.148λ0×0.148λ0（λ0为真空波长），整体尺寸为0.236λ0×0.236λ0×0.028λ0，可适用于小型化程度较高的终端设备中。     

一种面向导航应用的电容耦合四点馈电的宽带双层微带天线

文章设计了一种电容耦合四点馈电的宽带双层微带天线,该天线可以工作在北斗、GPS、GALILEO和GLONASS四大导航卫星工作频段,可以用作导航系统地面终端天线.天线单元采用电容耦合四点馈电的双层空气微带圆极化天线形式,在双点谐振特性的双层空气微带天线基础上,结合电容耦合馈电技术构成三点谐振特性,进一步展宽天线带宽.为了实现低剖面、小型化、微带形式的宽带馈电网络采用双层结构集成设计,由Wilkinson功分器和宽带Schiffman移相器实现相应的幅相配置.对提出的天线进行了仿真设计和优化,仿真设计结果表明,在四大卫星导航卫星系统1.1 GHz～1.6GHz工作频段内,天线电压驻波比小于1.4,增益方向图和圆极化轴比特性都满足设计要求,该天线可以很好地应用于地面多模用户终端.     

基于矩形环加载的UHF频段宽带圆极化天线设计

提出了一种同时提高探针馈电单层圆极化微带天线的增益带宽、阻抗带宽及圆极化轴比带宽的方法，解决了传统单馈点单层微带天线阻抗及圆极化轴比带宽较窄的问题。基于环形贴片行波圆极化辐射原理，通过在辐射贴片上方加载一方环形金属贴片，该贴片内外环与辐射贴片边缘等距设计，可调参数少，增加了天线阻抗及轴比宽带，提高了天线增益，同时实现低剖面应用。基于此方法，设计了一款应用于某型号的UHF频段宽带圆极化天线，并加工实物。实测结果表明：该天线电压驻波比（VSWR）＜2的带宽达到17.2 % (370 MHz ~ 440 MHz)，轴比（AR）小于3 dB的带宽达到8.4 % (395 MHz ~ 430 MHz)，天线带宽内主辐射增益约7 dB左右。设计方法对提高单馈圆极化微带天线的轻小型化、宽带技术水平具有重大意义，应用前景广阔。     

基于圆极化漏波阵的罗特曼透镜多波束天线设计

文章提出了一种具有无源波束扫描能力的平面圆极化多波束天线。该天线由基于基片集成波导(substrate integrated waveguide, SIW)的漏波天线阵列和罗特曼透镜馈源网络组成。其中漏波天线作为天线辐射体，通过在SIW传输线上加载90°顺序旋转的非谐振辐射缝隙，实现了圆极化的辐射特性。为了实现低成本的波束扫描能力，使用罗特曼透镜作为天线的馈电网络。该天线设计采用双层结构，通用将漏波天线阵列置于罗特曼透镜上层，实现了天线的小型化。经仿真验证，该天线可在9.5GHz~10.5GHz的工作频带范围内，实现良好的阻抗匹配及±44°的圆极化波束扫描能力，并且每个波束均可在3dB波束宽度内实现小于3dB的轴比。     

双频圆极化缝隙加载微带天线

文章提出了一种三角形缝隙微带天线,在贴片表面开槽实现了双频,且天线能够工作在Ls波段和S波段上,并保证了相应的带宽;通过截去三角形的一角和选择合适的馈电点,实现了天线的圆极化,同时也展宽了轴比带宽;通过理论分析和计算机优化,给出了天线的具体参数。     

磁窗天线增强等离子体鞘套透波特性研究

当飞行器以高超声速在大气层中飞行时,周围形成的等离子体鞘套将影响电磁波的传播特性,严重时传输完全中断(黑障).外加强磁场可以形成“磁窗”,有效地增强右旋圆极化电磁波在等离子体鞘套中传播时的透波特性,但是在产生磁窗过程中(例如使用超导产生磁窗)有一系列的问题如磁体的重量和复杂性等需要克服.为解决这一问题,提出了天线和强永磁体一体化综合设计的新思路——磁窗天线.设计出一种圆极化GPS天线,它的表面贴片为对磁场影响很小的镀铜片,接地板为稀土永磁体NdFeB(钕铁硼),永磁体同时也做为强磁场的发生装置.分析了圆极化GPS天线的性能和周围磁感应强度的分布,估算了磁窗天线减缓通信中断的效果,在所研究的情况下,使用磁窗天线可以显著地提高等离子体鞘套的透波特性.     

超宽带螺旋天线的小型化设计

介绍一种新型的螺旋结构天线,将平面等角螺旋天线与锥面螺旋天线结合起来,采用渐变式的巴伦平衡馈电。相比传统的平面螺旋天线,针对同样频带宽度的天线设计,这种混合型螺旋天线体积更小。利用Ansoft HFSS电磁场仿真软件对天线进行建模和仿真计算,并结合仿真结果实际制作了该螺旋天线,给出了实测结果,表明天线可以在工程实际中应用。     

一种星载平面螺旋天线的小型化设计方法

探讨了某星载背腔式平面螺旋天线的小型化设计方法。通过螺旋线传输段进行蝶形加载;辐射段和截止段进行曲线锯齿加载;改善了螺旋天线的低频和高频特性,克服了传统阿基米德螺旋天线臂长、传输损耗大、效率低的缺点,增加了螺旋曲线的有效长度;通过合理设计天线的反射腔高度,提高了天线的增益。对背腔式平面螺旋天线各参数进行了综合优化设计,研制出了具有小型化、宽频带、高增益等特点的复合加载平面螺旋天线实物样机,并进行了测量,结果表明,所设计的天线在带宽为5∶1工作频带内具有良好的阻抗和圆极化辐射特性,与传统螺旋天线相比,天线的几何尺寸要远小于同频带的平面螺旋天线。     

一种新的双频圆极化器的设计

极化器是天线馈电系统中的重要部件。文章设计了一种新的双频（ C频段,5.15~5.25 GHz,6.7~7.075 GHz）四脊波纹方波导圆极化器,该圆极化器的端口驻波小于1.14,工作带宽内轴比小于0.42 dB。     

一种圆极化天线极化特性的幅度精测方法

文章介绍了一种圆极化天线极化特性的测试方法。该方法仅利用幅度测量得到圆极化天线极化椭圆相关数据,就可获得圆极化天线主极化、交叉极化、圆极化轴比等全部信息。该方法简单可行且可获得精确的极化特性测试结果。应用该测试方法,结合使用时域硬件门测试技术,在紧缩场成功实现了星载大型UHF螺旋天线的测试,获得了理想的测试结果,使得大型紧缩场双反射面系统在UHF频段的应用成为可能。     

一种Ku频段全向高增益天线设计

提出了一种工作于Ku频段的宽频带、高增益和H面全向的新型共面波导（CPW）的中心导体和左右地板交叉连接耦合馈电天线结构设计。csTMws。软件仿真结果表明,该结构在具有较小尺寸的同时,能够有效展宽工作频带和提高增益,并保持天线的全向性。利用CSTMWS。软件对天线表面电流的仿真,解释了天线具有宽带和全向高增益辐射的原因：终端加载的三角形单极天线引起CPW中心带条的电流为行驻波电流,使天线获得了较宽的阻抗带宽;10个天线辐射单元的表面电流近似等幅同相,使天线获得了全向高增益的性能。研制出了工作在Ku频段的CPW交叉连接耦合馈电天线并进行了测试。天线印刷于厚度为0．5mm的FR-4环氧树脂板上,其反射系数低于-10dB时的频带为12．4～13．5GHz,相对带宽达8．5％,H面全向最大增益为6．6dBi,表明测试结果与仿真结果吻合较好。整个天线的尺寸仅为81mm×6．1mm,可应用于Ku频段的通信系统中。     

螺旋天线大功率耐受通用设计方法

螺旋天线重量轻,圆极化性能好,在卫星上得到了广泛的应用,尤其是近年,随着多波束天线的发展,螺旋天线做为馈源阵中的阵元天线受到了广泛关注。多波束天线的特点是可以动态分配功率到每个阵元,以期得到预想的波束。在功率集中模式下,某个阵元可能传输较大的功率,如果阵元使用螺旋天线,必须对其大功率耐受特性进行分析研究,保证其能在大功率下正常工作。文章通过理论推导,指出了影响螺旋天线大功率耐受特性的因素,并根据试验结果与仿真相结合的方法,给出了螺旋天线抗大功率耐受设计的方法,设计的螺旋天线通过了大功率试验考核。