一种 Ku波段宽带微带天线阵的设计

设计了一个中心频率为16G Hz具有宽频带高增益特性的8单元微带天线阵。综合运用H 型缝隙耦合馈电技术、插入空气层技术方法展宽天线的带宽。使用三维电磁场仿真软件（Ansoft HFSS）对微带天线进行仿真优化,仿真结果表明,天线单元性能良好,相对阻抗带宽（S11≤－10dB）为10．9％,增益为8．6dB。八单元天线阵列相对阻抗带宽达到11．3％,增益为16dB。天线阵列性能良好,设计方法具有很好的可扩展性。     

基于Pillbox结构的W波段电扫描反射阵天线设计

设计一种基于Pillbox结构的W波段电扫描微带反射阵天线,它由加载在双平行板(pillbox)内部的角锥喇叭馈源和微带阵列天线构成。采用1×2缝隙耦合微带作为反射阵元,利用HFSS软件集总RLC边界条件设置等效电路模型,实现了加载PIN二极管的微带阵元建模。通过切换PIN二极管的偏置状态,在94GHz频率处实现了1bit数字移相。整阵仿真结果表明,设计的Pillbox反射阵天线在92GHz~96GHz频段内,可实现±40°一维扇形波束电扫描,扫描状态下全频段反射驻波比小于1.8。     

平面反射阵天线扫描特性的研究

对缝隙耦合平面反射阵天线的扫描特性进行了研究,给出了以弗洛盖模求解平面反射阵反射相位的理论思路。通过模拟计算得到了缝隙耦合微带贴片单元的反射相位曲线;计算了16元平面反射阵对平面波的波束扫描特性;具体设计了30个单元的平面反射阵天线。仿真结果证明平面反射阵天线可以实现±40°波束扫描。     

一种宽带相控阵列天线的设计

设计了一种宽带宽角相控阵天线单元,该天线单元采用指数渐变开槽天线形式.依次给出了该天线单元的仿真设计和阵列波束扫描性能,从仿真中可以看出,该天线在3倍频程带宽内具有良好的匹配和辐射特性,并且能实现大角度二维扫描.该天线单元具有频带宽、体积小、结构简单等特点,适于用作宽带宽角扫描相控阵天线的阵列单元.     

随机子阵阵列的旁瓣电平和宽带特征

本文扩展了随机天线阵列的概念。介绍了三种新型的阵列几何图形，它们既具有随机阵列的宽带宽性能，几何图形也更简单，因而更适宜于低成本应用。对随机子阵的周期阵列、周期旋转随机子阵阵列和随机旋转随机子阵阵列的性能都进行了统计性的表征。结果表明子阵旋转能够降低天线阵排列因子的旁瓣电平。文中给出了一个设计过程的例子来说明天线阵排列因子的计算。     

基于相位梯度的超宽带RCS减缩超表面设计

针对雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩带宽受限的问题,提出了一种具有超宽带RCS减缩性能的相位梯度超表面(phase gradient metasurfaces, PGMs)。宽带反射型PGMs单元由1个十字形和3个方形环组成,PGMs整体结构由4个一维PGMs子阵按照顺序旋转排布方式组成。一方面,一维PGMs子阵使垂直入射的电磁波发生异常反射,实现了超宽带RCS减缩;另一方面,顺序旋转排布方式使反射电磁波向四周均匀扩散且PGMs体现出极化不敏感特性。仿真与测试结果表明：与同等尺寸金属相比,所设计的PGMs在10.2～28.96GHz频带内RCS减缩值超过10dB,最大减缩可以达到34.66dB,相对带宽达到了95.81%,比文献中1个十字形和两个方形环组成的PGMs结构的RCS减缩相对带宽提高了17.8%,这为飞机,舰船等隐身技术提供了新的设计和方法。     

八单元圆形顺序旋转阵列的宽带双圆极化馈电网络

针对八单元圆形顺序旋转阵列天线馈电网络结构复杂的问题，文章设计了一种宽带双圆极化馈电网络。首先，根据八单元圆形顺序旋转阵列天线的空间结构特点，分析了阵列馈电网络的幅度和相位关系；其次，分别设计了3dB分支线耦合器、威尔金森功分器、微带平面巴伦和移相器；最后，通过不断优化设计，构建了宽带双圆极化馈电网络。该网络由2个3dB分支线耦合器、2个威尔金森功分器、4个微带平面巴伦、2个45°移相器、2个90°移相器和1个180°移相器组成。测试结果表明：该网络在8.78GHz~11.12GHz的频带内，端口电压驻波小于1.72。8个输出端口的幅度起伏在 2.1dB以内，相位起伏在±7.8°以内。该馈电网络具备左旋和右旋圆极化馈电端口，具有频带宽、幅相特性良好和制作成本低等优点，完全满足八单元顺序旋转阵列天线馈电网络的要求。     

面向低轨卫星的双圆极化宽带宽角扫描阵列研究

随着卫星通信技术的日益成熟,相控阵天线被广泛应用于低轨卫星系统,提出了一种面向低轨卫星通信的新型双圆极化宽带宽角扫描阵列天线。阵列天线单元采用一种金属栅格加载的对称阵子,其工作宽带为17GHz~21GHz,相对带宽超过21%,同时金属栅格加载方法可有效展宽对称阵子波束宽度,从而在工作频段内使E面和H面波束宽度均超过140°。通过上述宽带宽波束对称阵子作为阵列天线单元,形成8×8的64单元阵面。然后,阵列天线单元经过旋转组阵,实现了双圆极化特性。由于天线单元具有宽带、宽波束性能,有效拓展了阵列波束扫描角度,即在不同旋向下,均能实现二维±60°的波束扫描。阵列在低频17GHz工作时,法向波束增益为18.2dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降2.8dB,轴比小于2dB。在高频21GHz时,法向增益为19.6dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降3.7dB,轴比小于3dB,具备良好的宽带宽角覆盖性能,从而在低轨卫星通信中具有广阔的应用前景。     

微波输能中一款S波段整流天线阵列研究

微波无线能量传输是空间无线能量传输的一种途径,微波整流天线阵列作为微波无线能量传输系统的重要组成部分,得到了迅速发展和研究。文章在2.45GHz频段分别设计了微带偶极子接收天线和高效微带整流电路,并组成50cm×50cm的微波整流天线阵列。阵列由72个整流天线单元组成,每个整流天线单元包括一个偶极子天线和一个整流电路。实验测试得到37.1%的整体传输效率。     

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。     

一种用于平面单脉冲天线馈源的宽带微带天线阵

在某型宽带平面单脉冲天线系统的研制中,采用了多层四元微带天线阵作为馈源,运用T型功分器和威尔金森功分器设计了一个一分四路的功分器作为阵列的馈电网络,并利用商业软件HFSS对整个阵列进行了仿真和优化设计。通过实验测量,该天线阵的阻抗带宽达到了24．8％,在工作带宽内,方向图特性良好,满足了系统的设计要求。     

一种毫米波段圆锥共形低副瓣微带天线设计

设计了一种工作在毫米波段的1×8圆锥共形低副瓣微带天线阵列。分析了T型结构功分器的基本原理,采用底边馈电方式设计矩形微带贴片单元,利用该单元和并联馈电网络构成1×8等功分微带天线阵,根据T型结构功分器原理设计了一个服从切比雪夫分布的1×8圆锥共形低副瓣微带天线阵。采用基于有限积分算法(FI)的CST三维电磁仿真软件对两种天线阵进行了分析和对比,结果表明两者均工作在毫米波段,后者虽然实现了低副瓣性能,但是相对于前者,其增益稍有下降且波束宽度有所展宽。     

基于可重构寄生阵列的封闭空间微波能量传输

针对航天器内部空间等封闭环境下电磁波的多径传播特性和阵列天线单元间的耦合效应,本文研究采用寄生阵列,通过控制寄生阵列单元负载的电抗实现高效率微波无线能量传输的方法。通过多端口微波网络建模,分析了寄生阵列天线方案相较于传统相控阵天线方案的能量传输性能和效率最大化机理。设计实现了基于射频开关切换的可调反射负载,并在此基础上形成了寄生阵列反射负载自动控制系统和传输效率优化程序。基于该系统和程序,在1m 边长立方体的金属边界封闭空间实验环境下,测试了不同单元数可重构寄生阵列无线能量传输的性能和快速优化方法。测量结果表明增加寄生天线单元数目能够显著提高能量传输效率,从而提供了可重构寄生阵列传能技术实用化的一种有效途径。     

关于扩展微带天线及其阵列的频带宽度的研究

针对微带天线的阻抗频带窄的缺点,分析比较了扩展微带天线频带宽度的几种途径。通过采用双层结构的加寄生元的参差调谐技术,使微带天线元的阻抗频带宽度得到了显著地提高。并以此宽频带微带天线为阵元,设计了四元串馈阵和四元并馈阵两种形式的微带天线阵。实验结果表明,这两种馈电形式的微带天线阵均能满足高分辨率微波遥感成像雷达对天线阵阻抗带宽的要求。     

UC-EBG在微带阵列天线 RCS减缩中的应用

针对微带阵列天线的带内雷达散射截面问题,提出了一种在天线表面加载共面紧凑型光子晶体结构（UC‐EBG）,通过散射对消,实现天线雷达散射截面（RCS）减缩的方法。分析了在不同参数下UC‐EBG结构同向反射相位带隙随频率的变化情况。仿真结果表明：加载U C‐EBG结构后,阵列天线各个阵元的回波损耗基本保持不变,天线的增益有所增加,同时天线带内RCS最大减缩达到18dB。证实了U C‐EBG可以应用于阵列天线的带内隐身。     

阵列天线耦合抑制技术研究

随着雷达装备的发展,对天线阵带宽、小型化和波束扫描性能的要求越来越高.天线阵阵元间距减小时,阵元间互耦随之变大,制约了天线阵波束扫描.分析了一种工作于P波段的阵列天线,在保持阵元结构不变的情况下,组成4×4的平面阵,并用EBG、平面吸波器和极化栅分别设计了耦合抑制结构.利用仿真软件HFSS对阵列进行全波分析,仿真结果表...     

光控宽带阵列天线

介绍了一种使用遥控用光纤链路和宽瞬时带宽用光学时移网络的光控阵列天线。综述了为机载监视雷达设计的宽带共形阵天线的研制情况。介绍了L波段96阵元光控阵列的系统设计和性能。讨论了光学元器件和阵列孔径的封装技术。重点介绍了系统的宽带性能。为了验证用于目标识别(ID)和目标成像的50％瞬时带宽(550MHz，距离分辨率为30cm)，测量了纳秒脉冲响应。应用基于时域脉冲测量的机内信号输入技术用于校准时移波束形成网络中的宽带元器件。     

采用非线性最小二乘法实现六边形天线阵的方向图综合

为使阵列天线获得圆对称方向图，通常采用环阵的排列方式。文章研究了六边形环阵列天线的特殊方向图综合方法。文中采用非线性最小二乘法对影响天线方向图的诸多参数，如单元的幅度和相位、单元间距以及单元在阵中的位置等，进行了优化设计，以使阵列方向图在最小二乘意义上逼近预先给定的理想方向图。仿真结果表明该方法可行、有效。     

套筒天线组成的宽带干涉仪测向圆阵研究

为提高宽带干涉仪测向圆阵性能,首次提出了利用套筒天线代替常规加载宽带偶极子作为测向阵列单元.利用Fourier变换结合矩量法分析了套筒天线组成的测向圆阵的电磁特性,并利用HFSS软件对部分仿真结果进行了验证.在得出阵列电磁特性的基础上再运用基于空间距离的相关数据处理方法统计分析了测向圆阵性能.研究结果表明,相对于常规测向圆阵,由于套筒天线构成的测向圆阵增益高、消除了广义谐振现象,使测向圆阵的灵敏度、测向精度均得到较大提高.相应地模糊度减小、稳健性能增强.     

整流天线组阵等效模型与实验

文章将整流天线单元等效为一个直流源和负载的串联,以此提出整流天线串/并联组阵等效模型,得到整流天线的组阵形式及最佳负载与阵元个数之间的关系。利用所设计的低功率密度应用整流天线单元,用ADS软件仿真了二元并联阵,实验测试了二元串联阵与二元并联阵,其仿真与实验结果均与组阵模型基本吻合,从而验证了整流天线组阵模型的有效性。并且提出了多元组阵的可行性方案,为大规模阵列设计提供指导。