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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

星载反射器无线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描，可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计；其31单元辐射阵和波束形成网络的制作；通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后，证明可实现48dBi以上的覆盖增益，波束隔离达20dB以上。     

星载合成孔径雷达天线的现状与发展

介绍两种典型的星载SAR天线；SIR－C成像雷达的有源微带相控阵天线和Radarsat-1的波导缝隙相控阵天线。报导了近年来星载SAR天线在多波段、多极化阵列天线，集成化、固态化、模块化有源相控阵天线，超轻型充气式阵列天线和双波段、双极化共孔径阵列天线等方面的研究进展，并给出了一些天线的参数。     

利用互耦合校准相控阵天线

在相控阵天线的制造过程中一般要对其阵列实施一次校准，并且校准需要大的近场或远场天线距离。技术服务公司（TSC）利用阵元间的互耦合特性，对仅用现有的阵列元作为（信号）源就可以精确地校准现代阵列的技术进行了验证。因此用机上自动化程序可以对阵列实施校准和再校准，无须在维护时取出天线。本文讨论了利用互耦合校准的理论，并给出了利用互耦合技术调谐现代808阵元试制天线的成功结果。     

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。     

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。     

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...     

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。     

星载反射器天线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描,可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计;其31单元辐射阵和波束形成网络的制作;通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后,证明可实现42dBi以上的覆盖增益,波束隔离达20dB以上。     

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。     

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。     

雷达系统中最少阵元的天线阵对多重干扰的抑制

1 前言 自适应天线阵因其能有效抑制由主天线方向图旁瓣所接收的强干扰信号，已被广泛用于许多先进的雷达、声纳和通讯系统。在抑制干扰的自适应天线系统中，通常设定阵列是由均匀间隔的阵元组成，并要避免天线方向图中的混淆或栅瓣；设定阵元之间的间隔为波长的一半（λ／2）。其阵元假设相同且为全向的这一阵列结构，称作均匀规整阵列（URA）。然而完全自适应URA的成本和复杂性对于要求大量阵元的某些应用来说是不可能的。     

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。     

一种用于星载多波束相控阵的稀疏阵列

现有的技术较难满足星载多波束相控阵天线射频前端的通道间距，已有的研究工作大量集中在提高射频电路和芯片的集成度，提出采用稀疏布阵的方式来增加天线单元的平均间距，从而缓解现有技术条件下的高密度集成难题。设计了Ka频段八波束相控阵天线的稀疏布阵阵面，首先采用遗传算法优化设计64元稀疏子阵，子阵增益在±60°扫描范围内大于18.6 dB，该子阵沿4个象限镜像对称，便于高效设计将不规则分布的天线单元端口与规则排布的R组件端口进行互连的带状线转接板，然后随机旋转、平移36个子阵拼接成全阵，在一定程度上打乱子阵分布均匀性，以起到栅瓣抑制的作用。该方法具有简单、高效、快捷的优点，稀疏阵列的设计结果基本能满足工程应用需求，适用于星载多波束相控阵。     

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％。     

全金属Fabry-Perot谐振腔天线

为实现远距离微波无线能量传输,发射天线应具有耐受大功率、高增益、低损耗和结构简单等优点。针对以上需求,文章设计了一款全金属结构的Fabry-Perot谐振腔天线。整个天线包含全金属腔体,波导馈口和双层金属栅格覆盖层。覆盖层的尺寸为3λ0 × 3λ0,λ0为对应的工作波长。每一层金属栅格都包含9 × 9个单元。所设计的双层覆盖层可以看作是一种电磁带隙结构,通过优化双层金属栅格单元的厚度和间距,实现了工作频段的宽带化,仿真结果表明其在9.72GHz~10.3GHz之间实现了插入损耗小于3dB的宽频带传输特性。通过电磁带隙结构对馈源辐射出来的微波进行幅度和相位的修正实现增益的提高,仿真结果表明：不加载双层覆盖层时该天线的增益为9.7dBi, 加上覆盖层之后增益提高到了17.76dBi。为了验证上述设计和仿真,加工制作了一款全金属结构Fabry-Perot谐振腔天线,实测结果表明：该谐振腔天线在10GHz实现了17.31dBi的高增益,同时在9.51GHz~11.42GHz之间获得了回波损耗大于10dB的阻抗带宽。