L波段全向天线研究与设计

在实际应用中,有时需要全向天线在水平面以上覆盖较广的空域,针对这一需求,文章提出了两种工作在L频段的波束上翘的全向天线。其中一种为使用同轴转平行双线结构进行馈电的串联印刷偶极子天线,且加入反射板保证波束上翘,实测结果表明该天线在工作频段内,电压驻波比(voltage stanting wave ratio,VSWR)小于1.5,水平面增益大于2dBi,俯仰角0°~70°(定义水平方向为0°)增益大于-7dBi,不圆度小于2dB。另一种为双锥天线,使用上下锥体不对称结构保证波束上翘,同时引入固定套环保证天线的稳定性。实测结果表明该天线在工作频段内,VSWR小于2,俯仰角0°~20°增益大于1dBi,俯仰角0°~70°增益大于-7dBi,不圆度小于2.5dB。该天线结构稳定,性能优良,可应用于车载通信或其他通信场景中。     

基于平板波导的双频双极化CTS阵列天线设计研究

针对卫星通信天线轻量化和辐射孔径复用等需求，对双频段双极化连续切向节（Continuous Transverse Stub，CTS）阵列天线进行研究。天线采用正交共口径设计，结合标准波导接口的带通滤波器和独立功分馈电网络实现了高极化隔离度特性；通过对枝节辐射能力控制和天线阵列设计，达到了兼顾增益特性的同时降低旁瓣电平的目的。仿真结果显示：天线分别在18.5~21.2 GHz和27.5~31 GHz两个频段内回波损耗小于-10 dB，旁瓣电平均小于-12 dB，端口隔离度优于80 dB，增益分别为24~27 dBi和25~27 dBi，结构简单，易于加工，剖面高度低，易于运输和共形安装。     

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160 Ω到50 Ω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50 Ω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。     

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。     

毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线设计

本文提出了一种毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线。该天线分为上下两层，利用下层的功分器和反相器使电磁波从上层的辐射波导的两端向中心进行馈电，激励12个非均匀波导缝隙辐射单元。该天线呈中心对称结构，结构紧凑，并使得天线的方向图具有稳定性。在辐射波导中引入二阶短路金属阶梯，并且阵列的辐射单元采用非连续的双层缝隙，拓展了天线的工作带宽。所提出的加载二阶金属阶梯双层缝隙阵列天线的阻抗带宽达到16.3%(35.35~41.55 GHz)，峰值增益为16 dBi，工作频带内天线的增益下降低于2.5 dBi，副瓣电平低于-20 dB。     

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。     

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。     

一种高效率五焦点抛物反射面天线的设计

文章介绍了一种基本抛物面轴向6i指向-20°、-10°、0°、＋10°和＋20°的五焦点抛物反射面天线的设计,波束指向分别为-17．2°、-8．67°、0°、8．67°、17．2°。通过优化基本反射面的加权系数进行反射面的赋形,使每个波束的增益趋于均匀。对于标准偏置偏焦抛物面天线,波束指向±17．2°、±8．67°和0°时的增益分别为34．87dBi、38．67dBi和40．15dBi,边缘波束与中心波束的增益差值分别为5．28dBi和1．48dBi。用文中提出的方法得出对应波束的增益分别为36．10dBi、38．48dBi和39．14dBi,边缘波束与中心波束的增益差为3．03dBi和0．66dBi,与标准抛物面相比减小了2．24dBi和0．82dBi。     

新型双层结构小型化无线电高度表天线

提出一种新型小型化无线电高度表天线结构。天线采用两层微波电路复合而成,上层采用栅栏形状导体提高天线的线极化纯度,下层为2单元并联微带天线阵及馈电网络。应用此结构设计并实现了工作于4.3GHz频段的某小型飞行器高度表天线。仿真及实测结果表明,新型天线的微波电路占用空间为56mm×36mm×3mm,天线结构小于65mm×60mm×6mm(不含接头),3dB波束宽度为±33°×±37°,VSWR<2.0的相对带宽不小于4.5%,最大增益8dB。天线结构新颖紧凑,非常适用于小型飞行器平台。