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。