微带贴片双频天线研究与设计

微带贴片天线以其馈电方式和极化制式的多样化以及馈电网络、有源电路集成一体化等特点而成为印刷天线类的主角。本论文采用HFSS仿真软件对单馈单层矩形微带贴片天线进行了设计和仿真。此次设计的1．85GHZ和2．45GHZ的双频贴片天线,在两个频点处,反射系数都低于-25dB,输入电阻都约为50欧姆,且电抗很小,达到了良好的匹配效果,辐射场量在两频点处分别约为2dB和4dB,符合小尺寸指标要求。     

C波段高增益平板微带天线的设计

文章以微带天线的基本电磁场理论为依据,对微带天线的结构进行了深入的研究。通过建模仿真,设计频带为4.5GHz～5.0GHz的天线,要求在该频段天线的驻波比VSWR〈1.6,平均增益为28～29.5dB。在设计中采用微带U_Slot矩形贴片作为单元,引入π结构,采用近邻耦合方式进行馈电,组成天线阵列来实现。设计结果通过实验室提供的天线测量设备进行测试,软件仿真结果与实际测量结果有较好的一致性。     

面向毫米波无线传能的新型高增益微带天线

文章提出一种面向毫米波段无线传能的新型高增益贴片天线。通过在传统的贴片天线上适当的位置周期性地引入短路探针，可将并联电感效应引入到天线中，使得天线的谐振频率升高。于是在同样的频率下，引入周期短路探针结构的贴片天线的尺寸要比不引入探针的贴片天线要大，从而实现更大的辐射面积，提高增益，其电大特性同时使得在毫米波段天线易于加工。同时，由于短路探针短路效应导致贴片边沿阻抗大幅降低，本文采用了嵌套加过渡线的方式改进了馈电结构，使得天线整体呈现良好的阻抗特性。为验证天线的有效性，设计并制作了一副工作频率为26.64 GHz的贴片天线实物。实测单天线的方向增益为11.22 dBi，比不带短路探针的天线高3.2 dBi，并在XoZ和YoZ平面分别实现了36和33度的半功率波瓣宽度。     

具有特殊方向图的小型化锥面共形微带天线阵

文章研究了具有特殊方向图的小型化锥面共形微带天线阵的设计方法,讨论了实现天线小型化的方法,调整了矩形微带贴片的辐射模式,使其能够实现天线垂直面方向图偏向共形体的底部,研制了天线样机,并对天线样机进行了测量。测量结果表明此微带天线阵具有很好的共形及小型化特性,并且实现了天线的辐射方向图向共形体的底部的偏置。     

一种基片集成波导馈电的毫米波磁电偶极子天线设计

文章研制了一种宽带毫米波磁电偶极子天线.该天线采用基片集成波导缝隙耦合馈电,抑制了表面波辐射,降低了传输损耗.通过中心地板蚀刻的矩形缝隙和上层贴片蚀刻的H型缝隙,来优化电流路径,改善天线的谐振和匹配特性,提高了天线的辐射效率.采用HFSS软件进行仿真,对天线进行了优化设计,结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为24.5 GHz～33 GHz,且带宽内增益平稳,方向图稳定,E面和H面辐射方向图具有低交叉极化特性.该天线的宽带和易集成特性使其在毫米波无线通信系统中具有很好的应用前景.     

超宽带矩形微同轴平面对数周期天线

在宽带电子系统轻量化的需求下,基于MEMS矩形微同轴技术设计了10 GHz～50 GHz的超宽带平面对数周期天线。天线采用三节矩形微同轴阻抗变换实现160Ω到50Ω的宽频带阻抗匹配,并通过矩形微同轴转共面波导进行馈电。为展现微同轴的馈电优势,验证设计的微同轴平面对数周期天线性能,制备了50Ω矩形微同轴传输线和天线实物并进行了测试。实测结果表明,在10 GHz～50 GHz频段内,矩形微同轴传输线传输损耗<0.22 dB/cm,两根间隔0.15 mm的矩形微同轴传输线间隔离度>60 dB。天线实测反射系数<-8 dB,增益>4 dBi,增益波动<1.6 dB。     

一种Ka频段宽带宽角扫描微带天线

针对低剖面微带天线带宽窄的问题,设计了一种高度仅为0.11λ₀的双层贴片开槽微带天线,通过双贴片同时馈电的方式,展宽了微带天线的带宽,实现了驻波带宽达到17.9%。经过HFSS (High Frequency Structure Simulator,高频结构仿真器)设计仿真结果表明：该天线单元具有良好的阻抗匹配特性,驻波带宽在17.9%,增益为5.89 d B,符合宽带天线的标准。将该天线单元组成6×6阵列,通过仿真分析得出,天线在31.0 GHz～36.5 GHz频带范围内VSWR(电压驻波比)≤2,相对带宽达到16.4%,增益达到20.28 d B,-60°～60°扫描范围内具有良好辐射特性。该天线具有小型化、易于集成、制造简单等优点,可用于多种通信系统中,应用前景良好。     

大频差单馈双频双层微带天线研究

文章采用等效电路法分析了大频差下单探针馈电的双频双层微带天线的特性。由于天线工作于3GHz和10GHz这两个相差甚远的频率上,并且两层贴片只用一根同轴探针进行馈电,这时微带天线会呈现很多特殊的问题。分析结果表明,尽管下层微带贴片在10GHz附近的高次模会较大地影响天线的性能,采用这种结构还是可以实现双频工作的。     

一种应用于卫星通信的小型双频天线设计

文章提出一种应用于卫星通信的小型化双频天线。为了实现天线的小型化和双频段工作，在圆形单极子天线上进行了削顶和矩形切割操作；为了有效扰动电流路径而进一步缩小天线尺寸、扩大天线带宽，在天线上表面和下表面又分别刻蚀了圆环槽和对称C型槽，改善天线的阻抗匹配。天线最终尺寸为16mm×18.5mm×1.6mm。利用电磁仿真软件对天线性能进行了仿真，结果表明：该天线能够在4.76GHz~9.25GHz和10.46GHz~14.2GHz两个频段内工作，最大增益为5.9dBi，平均增益为4dBi，且满足圆极化条件，具备良好的辐射特性。     

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％。     

合成孔径雷达及雷达制导导弹跟踪与探测用Ku波段宽频带平面相控阵天线

介绍了包括功率合成器和匹配网络在内的1×2、1×4和1×8子阵列天线以及8×8平面相控阵天线的完整设计、仿真与实现。阵元是U形缝矩形微带贴片天线阵元，该贴片天线阵元采用了孔径耦合馈电技术，它在17．75GHz中心频率时的阻抗带宽超过了20％。在分析过程中采用了矩量法（MoM），用的是先进设计系统（ADS）软件包中的安捷伦矩量工具。在效率约为80％的情况下，1×2、1×4和1×8子阵列分别获得了约9dBi、12dBi和14dBi的增益。在16～18GHz的频率范围内，所有子阵的回损都好于-10dB，这保证了较好的阻抗匹配。比较1×8子阵列的测量与仿真增益辐射方向图，发现它们吻合良好。开发出的这些子阵列天线及平面相控阵天线适用于各种雷达，包括合成孔径雷达（SAR）及雷达制导导弹的跟踪与探测用雷达。     

宽带相控阵馈源可展开反射面天线研究

为满足星载高增益天线的应用需求,本文设计了一种带有相控阵馈源的伞状可展开反射面天线。首先介绍了反射面天线可展开机构的原理及设计,由碳纤维天线肋和金属编织网面组成反射面,在高精度可展开机构的动作下实现其收拢和展开,从而大幅减小其收藏包络尺寸。对于直径为1.14 m的可展开反射面天线设计了宽带相控阵馈源,采用金属Vivaldi天线作为相控阵单元,根据极化方式、焦径比和扫描范围选择排列成双极化矩形阵列,使可展开反射面天线在8～16 GHz内实现二维波束扫描,通过电磁仿真进行验证,仿真结果表明,宽带相控阵馈源能够有效地增加可展开反射面天线的视场,反射面天线在8 GHz、12 GHz和16 GHz时扫描到0°的增益分别是38.03 dB、40.65 dB和41.48 dB,扫描到+3°的增益分别是37.68 dB、40.68 dB和41.09 dB。     

基于高阻结构的埋藏引向天线研究与设计

引向天线以其结构简单,方向性较好,调节方便,而广泛应用于雷达,电视,通信及其它无线电技术设备中。贴片天线由于结构小巧,剖面低,便于与电路实现一体化设计,成为了现在小型化天线的主要设计选取形式。本论文利用CST仿真软件对引向天线进行了贴片形式的设计和仿真,并基于高阻结构对设计给予改进和优化。设计优化后的基于高阻结构的贴片引向天线在5.2GHZ至6.25GHZ的频带内,反射系数低于-10d B,6GHz处中心辐射强度达到9.3 d B,显示了理想的引向天线的指标要求。     

机载雷达的微带敌我识别天线

介绍了一种具有专门为机载雷达敌我识别（IFF）系统设计的辐射方向图的轻型、自立式天线模式。天线利用孔径耦合矩形贴片作为子阵阵元。在电压驻波比（VSWR）小于1．5的情况下，阵列天线达到了工作频带宽度BW〉6％。     

耦合孔径超导薄膜曲径天线

应用谐振腔模型的理论和全波电磁模拟器研究了一种新型的超导薄膜曲径天线。这种曲径天线的尺寸比常规小天线（如H型贴片天线）的尺寸小得多，对回波损耗、天线辐射图和辐射效率的模拟结果与网络分析仪测量得到的结果非常一致。     

一种双指数Vivaldi天线RCS研究

文章研究了Vivaldi天线的散射特性,根据分析Vivaldi天线的工作特点,在不破坏辐射单元上电流分布的情况下,通过改变辐射贴片的外形,设计出了一种低RCS双指数Vivaldi天线。与常规Vivaldi天线相比,改进天线在2GHz-8GHz的宽频带范围内单站RCS得到了很好的减缩,而相对带宽基本不变,工作频带内增益最大损失0．4dB。     

超宽带Vivaldi天线的设计及分析

针对机载、弹载等平台的空间有限,设计了一种双指数渐变结构的超宽带Vivaldi天线。天线由微带渐变线馈电,通过矩形共面带线阻抗变换器将小型的超宽带巴伦与天线集成,从而获得2~18GHz的带宽。仿真结果表明:在2~18GHz的工作频段内,天线的回波损耗小于-10dB,天线增益最高可达到10.5dB以上,实测结果与仿真结果基本吻合。将所设计的Vivaldi天线放置于一金属腔体内,对金属腔体对天线性能的影响进行了研究与分析。仿真结果表明:将天线单元放置于金属腔体后,辐射方向相对于原来的辐射方向发生了一定程度的偏转,但随着频率增高,偏转角度逐渐减小。     

一种轴对称平面反射阵天线的布阵方法

为了减少星载平面反射阵列天线设计所需的庞大计算量,提出了一种基于菲涅尔原理的新的天线布阵方法,该方法通过多种菲涅尔相位环带实现相位补偿,每一环带所用贴片单元一致。在此基础上设计了工作频率为94GHz,由4种菲涅尔相位环带组成的平面反射阵列天线。通过仿真计算,证明该方法合理有效,可应用于星载轴对称平面反射阵天线的设计。     

小型化抗干扰导航天线研究

为解决卫星导航系统中接收机容易受到干扰进而失锁的问题,针对抗干扰阵列天线展开研究。考虑到弹上、箭上等应用环境中空间非常紧凑,提出导航圆极化天线的小型化和展宽轴比波瓣宽度的新方法,通过在贴片上开槽和加载容性贴片的方式,将天线尺寸缩减至0.18?0?0.18?0,同时天线的3-dB轴比波瓣宽度超过120°。在此基础上设计了13阵元阵列,结合基于线性约束最小方差准则的抗干扰算法,通过电磁仿真进行验证,仿真结果表明,设计的基于小型化圆极化天线的导航天线阵列对空间中不同来向的干扰信号具有显著抑制效果,可以应用于各种抗干扰导航系统中。     

超宽带矩形微同轴滤波器制备及性能分析

在射频微系统对高性能超宽带滤波器的需求下,基于矩形微同轴制备技术研究了10GHz～50GHz的超宽带矩形微同轴滤波器的设计及制备。在矩形微同轴传输线的电路基础上进行电路实现,对超宽带矩形微同轴滤波器模型进行仿真试验,结果显示,在10GHz～50GHz工作带宽内插入损耗小于0.8dB,回波损耗优于17dB,带外抑制达到45dB。基于矩形同轴结构的制备流程经过九次光刻-电铸-平坦化过程及一次介质支撑结构光刻后完成十层滤波器样件的制备,测得制备的滤波器样件性能与仿真曲线基本吻合,在40GHz时插入损耗为0.6dB,回波损耗为21.6dB,在5GHz和55GHz时带外抑制分别为41.8dB和43.9dB。矩形同轴结构的低损耗、高频段等优点在该超宽带矩形微同轴滤波器中有良好的体现。