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。     

小型化超宽带H面脊喇叭端射天线

超宽带天线技术是实现射频孔径综合的关键技术之一,适用于解决大型电子信息系统中采用多个天线带来的布局困难、互相干扰等问题。本文设计了一款具有端射特性的小型化超宽带H面脊喇叭天线。天线通过加载指数型脊结构,降低了矩形波导的截止频率,从而大幅展宽了天线工作带宽。同时,通过在喇叭口加载单曲面形介质透镜,改善了辐射口面上相位不均匀的问题,进而显著提高了天线的端射增益。该天线结构紧凑,其尺寸仅为0.57λ_L×0.45λ_L×0.11λ_L,可覆盖0.8 GHz～18 GHz的超宽频带,且交叉极化优于30 dB。该天线剖面低、结构稳定、易于加工,可直接安装于金属结构上,易于与载体集成。通过与同类型端射天线相比可知,该天线在小型化和电性能两方面都具有优越性。     

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。     

小型化星载Ku频段宽带扇形波束圆极化天线

为适应星载天线小型化、宽带、高性能的发展趋势,提出一种小型化星载Ku频段宽带扇形波束圆极化天线。通过在H面扇形喇叭口处加入曲折线圆极化器实现天线圆极化,将传统平面圆极化器变为半圆柱形,天线的包络尺寸减小近36%。同时,在喇叭口处增加介质透镜,在有限尺寸内将球面波调节为平面波。半圆柱极化器和介质透镜的设计可共同调节入射波束角度,提升天线的宽角波束覆盖性能。利用CST软件建立模型进行仿真,仿真结果表明：天线结构紧凑、波束覆盖范围宽,俯仰面大于11.3dBi的增益覆盖范围达90°。半圆柱极化器的设计为星载天线的小型化、低成本设计提供新的思路。     

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.     

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％。     

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。     

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。     

星载高增益毫米波SAR相控天线阵设计

介绍了一种高增益、高效率的星载毫米波合成孔径雷达(SAR)有源相控天线阵的设计。天线单元采用了窄边开缝的波导缝隙天线，辐射缝隙与波导宽边垂直，天线具有效率高、匹配良好的特点。在方位向，波导缝隙天线组成直线阵，直线阵内采用折叠的波导功分器降低了直线阵的剖面高度。在距离向，波导缝隙直线阵紧密排布，形成一维相扫阵列。定标网络及馈电网络均采用波导形式并集成于天线阵列背面，其中，定标网络通过定向耦合器改善了定标通道的一致性及带内起伏特性，馈电网络通过魔T结构改善各有源通道间的隔离度。以距离向84个直线阵为一个子阵列，最终设计的天线全阵在方位向共包含8个子阵列，总体尺寸是595.8λ0×56λ0(λ0是中心频率在自由空间中的波长)。实测天线带内最高增益为54.37 dBi，辐射效率65.2%。天线阵列具有高增益、高效率的优点，同时结构简洁紧凑，适用于星载毫米波SAR系统。     

用于多模卫星导航信号接收的半球形阿基米德螺旋天线

平面阿基米德螺旋天线具有双向辐射特性,在实现单向辐射时会降低效率 。将平面阿基米德螺旋天线共形到局部半球上可以得到一种新型结构的半球形阿基米德 螺旋天线,分析了这种天线的结构特点,进行了仿真与实验,研究结果表明,在覆盖多模卫 星导航信号工作频率的1.1-1.7 GHz频段内,反射损耗小于-10 dB,增益大于3.9 dB,前后 比大于3.6 dB,相位中心稳定度小于2 mm,可满足宽频带圆极化多模卫星导航共用接收天线 的设计要求。
     

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。     

一种紧凑型高效率毫米波整流天线

为了提高毫米波无线输能系统的接收端效率,设计了一款基于缝隙耦合馈电的紧凑型高效率毫米波整流天线,该整流天线通过划分子阵,每个子阵单独进行能量转换,采用直流合成的方式进行整合输出,具有尺寸小、剖面低、易共形等特点。天线采用缝隙耦合馈电,馈线和辐射贴片分别在地板的两侧,有效的减少天线电路之间的影响,同时增大了天线的有效辐射面积。后端整流电路采用单二极管并联整流拓扑,利用扇形枝节作为直通滤波器进行直流滤波。该整流天线工作频率为35GHz,天线阵列增益为23.4dBi,实测在17dBm接收功率下具有最高58.65%的整流效率,可广泛应用于毫米波无线输能系统中。     

一种宽频带圆极化微带天线的设计

设计了一种宽频带圆极化微带天线。其结构为双层介质与空气层结合,辐射贴片为单个圆形金属片,通过电容耦合馈电的两个圆形金属片与威尔金森功分器相接,功分器的两个端口输出的功率幅度相同,相位相差90°。天线的3dB极化带宽为56%,VSWR<2的驻波比带宽为64%,增益在52%的带宽范围内变化在1dB以内。天线的远场方向图极化特性在35%的带宽范围内较好。     

星载柔性圆极化薄膜天线

近年来商业卫星产业发展迅速,从卫星物联网星座到高精度SAR成像,商业卫星的应用领域也越发丰富。区别于传统的大卫星,商业卫星主要集中在微纳、皮纳等卫星领域,最常见的为1U、3U、6U和12U等立方星。卫星平台的尺寸与载荷通信能力密切相关,微纳、皮纳等卫星平台由于尺寸较小,导致载荷通信能力严重不足。如何提升小卫星平台的通信能力,成为了商业卫星亟待解决的关键技术问题。薄膜天线具备可收纳展开特性,能够广泛应用于各种小卫星平台,在发射入轨前通过合理的收纳方式,收拢在小卫星平台尺寸内;在轨后,通过展开装置释放,形成较大辐射口径,有效提升卫星通信能力。由于薄膜厚度小（约0.1 mm左右）,Q值很高,限制了天线的带宽特性,也不便于实现圆极化辐射特性。以柔性薄膜（厚度约0.1 mm）为基础,以常规微带贴片为单元,通过旋转布阵以及多次顺序旋转馈电使该薄膜天线具备较好的圆极化、宽带特性,天线阵面规模为16×8,天线驻波（VSWR≤2.0）和轴比（AR≤3.0 dB）带宽可分别达到约10%和4%,法向最大增益可达24 dB,显著提升了薄膜天线的工作带宽和辐射特性。     

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。     

新型S波段宽频微带天线阵研究

微带天线是一种小型化、低剖面、可共形天线,研究了采用双层双排平行放置贴 片形式的二元微带贴片天线阵,通过缝隙耦合的馈电形式,可实现S波段宽频带通信技术要 求。给出了此类天线的设计方法,讨论了基片厚度对天线辐射特性的影响;通过基于时域有 限积分法的CST软件包仿真计算,得到该天线端口反射系数小于-10dB（VSWR<2）的相对带宽 为24％,满意的方向图带宽和增益特性,理论计算结果与实测值保持一致,验证了这种结 构天线较好的实际应用性能。     

新型圆极化全向对称振子天线

提出一种新型的圆极化全向天线,其仿真在12%的频带宽度内电压驻波比小于2,中心频率的水平面全向辐射圆极化增益起伏小于0.25dB,圆极化轴比小于4.2dB,增益大于1.3dB。测试结果表明,在39%的频带宽度内电压驻波比小于2,中心频率的水平面全向辐射圆极化增益起伏小于0.4dB,圆极化轴比小于6.5dB,比较容易组阵。这种天线在个人通信系统和地面控制系统中有较强的实用价值。