差分渐变槽天线及阵列的研究与设计

近年来广泛用于雷达设计的相控阵天线,正朝着宽带、高噪声抑制等高性能方向发展。为满足这一发展需求,该文对基片集成波导(SIW)差分传输特性进行了研究,基于差分SIW功分器设计了一款高共模抑制差分1×4天线阵列,该阵列具有良好的宽带匹配和端射特性,实现了低交叉极化和低旁瓣电平,能够有效降低外部噪声干扰,提高通信质量。基于此设计理论对差分渐变槽天线阵进行了实际加工与测试,证明测试与仿真结果吻合良好。     

基于基片集成波导馈电的Ka波段渐变缝隙天线设计

在被动毫米波 (PMMW) 成像焦平面阵列 (FPA) 馈源的天线中,直线渐变缝隙天线 (LTSA) 相对于传统的喇叭天线、介质棒天线具有其独特的优势。该文优化设计了一种新型的对跖直线渐变缝隙天线 (ALTSA),通过加载超材料结构使天线的增益得到了改善,天线采用基片集成波导 (SIW) 技术进行馈电。通过仿真与测试分析,该天线在较宽的频带内具有良好的阻抗特性、较低的副瓣电平及较高且平稳的增益,所设计的天线具有较小的口径宽度,在焦平面中易于组成较为密集的馈源阵列,以提高被动毫米波成像的空间分辨率。

     

低副瓣基片集成波导缝隙阵圆极化天线

基于基片集成波导技术与标准印刷电路板工艺,实现了圆极化、低副瓣的平面缝隙天线阵列.辐射单元采用基片集成波导项层匹配缝隙对结构,行波式圆极化单元.辐射缝隙经过改进,单个辐射单元的反射系数均小于-30 dB.平面阵列采用基片集成波导低副瓣功分器馈电.文中给出了具体设计公式、方法和仿真结果.设计制作的16×16阵列在16.1 GHz频点上实测增益为30 dB,轴比为0.7 dB,副瓣小于-20 dB.     

基片集成波导全向滤波天线多天线阵列

设计、制作并测量了工作在Ku波段的、可用于频分复用(FDD)无线通信系统的基片集成波导缝隙辐射全向滤波天线及其多输入多输出(MIMO)天线阵列。滤波天线是将射频滤波器和天线辐射部分进行一体化、联合设计,以减少射频前端滤波器与天线间的连接所引入的插入损耗。经过仿真、制作、测量和比较,得出结论:独立全向滤波天线保持了辐射部分的全向辐射特性,同时能很好地抑制带外杂散信号,使输入端反射系数的过渡带变得陡峭。工作在13.6GHz和14.4GHz、带宽为100MHz的相邻频率的全向滤波天线隔离性能良好,可用于频分复用系统的收、发信道。多输入多输出天线阵列中的单个全向滤波天线辐射特性基本保持不变。     

基片集成波导双圆极化贴片天线的设计与实现

为了提高通信系统的通信容量,设计了一种基片集成波导(SIW)双圆极化贴片天线。该天线由耦合器、贴片天线构成。基于空腔模型研究,耦合器采用SIW结构,其输出端信号在较宽的带宽内具有良好的稳定性;在分析微带天线理论基础上,引入贴片天线作为辐射单元,结构简单,易于实现;在传输线模型理论中,天线输入端口采用共面波导(CPW)的转换结构是必不可少的,可以直接与SMA转接头相连,方便测试。该天线可以根据其应用需求调整工作极化方式,可以实现左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)。通过测试加工后的天线验证了仿真数据。结果表明,该天线相对带宽超过18%(19.5 GHz~23.5 GHz),在工作频率范围内,轴比参数小于2,可实现增益7.4 dB。     

基片集成波导混合功率分配器馈电对数周期天线

设计、制作并测量了基片集成波导（SIW） E面和H面（平面）混合功分器馈电的2×4印刷宽带对数周期天线阵列,并与1×4印刷宽带对数周期天线阵列进行了测试比较。实测1×4印刷对数周期天线阵列在10.5~19.5 GHz内回波损耗小于-10 dB,2×4印刷对数周期天线阵列在11.2~16.7 GHz内回波损耗小于-10 dB.文中给出了1×4和2×4印刷对数周天线阵列在12 GHz、13 GHz、14 GHz、15 GHz和16 GHz的实测辐射方向图和两个阵列天线带内的辐射增益。测试结果表明：2×4印刷对数周天线阵列在工作频带内辐射特性稳定,增益比1×4印刷对数周天线阵列提高1~3 dB.     

半模基片集成波导馈电的对数周期偶极子天线

设计并研制了一种基于半模基片集成波导(Half-mode Substrate Integrated Waveguide:HMSIW)馈电的单层宽带印刷对数周期偶极子阵列(Printed Log-Periodic Dipole Array:PLPDA)天线.对数周期偶极子阵列(PLPDA)天线具有频带宽、剖面低、重量轻等优点,但是其馈电需要平衡线结构.半模基片集成波导具有平面集成、主模带宽宽、损耗低、尺寸小等优点,同时自身天然具有平衡结构.文中设计并制作了工作频率为15GHz～40GHz的HMSIWPLPDA天线,测试结果和仿真结果吻合.     

一种共面波导馈电的双陷波渐变槽天线

为了滤除WIMAX(3.3～3.8 GHz)和WLAN(5.125～5.825 GHz)窄带信号对超宽带系统的干扰,该文提出一款共面波导馈电的小型化双陷波渐变槽天线。共面波导结构可以有效地扩展天线的带宽,实现对整个UWB(3.1～10.6 GHz)频段的全覆盖。通过在天线的馈线上开L型缝隙和在辐射贴片上开一对E字型缝隙的方法,有效实现了在3.15～3.97 GHz和4.94～6.05 GHz频段的双陷波特性,能够抑制WIMAX和WLAN对超宽带系统的干扰。该天线结构简单紧凑,尺寸非常小,仅为40 mm×18 mm×0.813 mm。仿真和实测结果表明该天线在超宽带波段内具有良好的陷波特性、增益特性,可以应用于小型化超宽带系统中。文中方法对于陷波渐变槽天线的研究具有一定的借鉴意义。     

W波段多波束基片集成波导缝隙阵列天线

束天线.     

基片集成波导专利技术分析

针对基片集成波导技术发展状况和分类应用,对基片集成波导专利申请近十年来的技术演进及主要申请人进行了分析。     

一种槽线扰动的基片集成波导双模滤波器

该文提出一种新型小型化基片集成波导(SIW)双模滤波器。通过使用正交的输入输出馈线,和一段倾斜的槽线来扰动腔体的两个简并模,滤波器能产生两个传输零点(TZ)。采用该方法设计了一个中心频率为15 GHz,带宽为350 MHz的基片集成波导双模滤波器。该滤波器结构简单,成本低廉,易于加工。测试结果和仿真结果吻合,较好地验证了设计的可行性和有效性。     

Ka波段基片集成波导窄带带通滤波器设计

该文针对传统滤波器在Ka波段难以同时实现窄带与集成的问题,采用基片集成波导结构(SIW)设计了一款Ka波段平面窄带带通滤波器。该滤波器采用双模圆腔与椭圆腔级联的结构,在上下边带分别产生一个传输零点,具有频率高选择特性。测试结果表明,该滤波器中心频率35 GHz,相对带宽2.85%,插入损耗约为3.4 dB,带内回波损耗大于15 dB,与仿真结果吻合较好,在毫米波系统中具有很好的应用价值。     

基于半模基片集成波导的双频段缝隙天线

基于半模基片集成波导技术,提出了一种适用于微波集成电路的双频段缝隙天线。该双频段天线由馈电微带线,一段半共面波导结构和具有辐射缝隙的半模基片集成波导谐振腔构成,利用半模基片集成波导谐振腔的多模式工作特性实现了天线多频段特性。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在C频段(谐振频率5.74 GHz,S11=-21.86 dB)和X频段(谐振频率11.33 GHz,S11=-25.09 dB),不需要同时采用两个天线,具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点。     

一种用于浅层探冰雷达的改进型宽带小型化TSA天线

该文介绍了一种用于高分辨率浅层探冰雷达(工作于500 MHz-2 GHz)的小型化TSA天线。该天线采用共面波导到槽线的转换结构实现馈电,天线的两侧边采用波纹结构,构成波纹结构的金属细条带的长度从馈点端到辐射孔径端逐渐减小。仿真结果表明,比之传统的TSA天线,该天线的工作频带可向低频扩展,同时低频段端射向增益能够提高3 dB。测试结果表明,除550 MHz附近的一个窄频带(S11-8.2 dB)外,天线的阻抗带宽(S11-10 dB)大于10:1。此外,在500 MHz-2 GHz内测量得到的端射向增益大于3.9 dBi,测量得到的辐射方向图与仿真值有较好的一致性。     

基片集成波导功分器仿真设计

为了实现毫米波电路小型化设计,探讨了基片集成波导(SIW)功分器的工作原理,介绍了SIW功分器的设计规则和关键技术,使用HFSS仿真设计并实际制作了一个Ka波段SIW功分器,测试结果表明其在毫米波频段具有良好的性能,且结构简单,易于生产。     

基于基片集成波导(SIW)的双模带通滤波器

首先介绍了基片集成波导(SIW)这一新技术,并用表面电流理论解释了电磁波在SIW中的传输模式。同时,通过使用凹型过渡和接地共面波导过渡两种转换方式,解决了基片集成波导与微带线的过渡问题,从而解决了滤波器和有源微波电路的集成问题。文章用这两种过渡方式,分别设计了中心频率在5.63GHz和5.45GHz的双模带通滤波器。实验表明:这两种滤波器在通带内的反射损耗S11均优于-21dB,-3dB带宽都在50MHz以上。     

Millimeter wave dielectric loaded exponentially tapered slot antenna array using substrate integrated waveguide for gigabit wireless communications

A new and upcoming application is the use of 60 GHz antennas for high date rate point-to-point connections to serve Gigabit(Gi-Fi)w ireless communications.The design of M illimeter w ave(M m W)antennas has to cope w ith the unadorned influences of manufacturing tolerances and losses at 60 GHz.In this paper,the concept of Substrate Integrated Waveguide(SIW)and Exponentially Tapered Slot(ETS)antenna w ere used together to design a high gain,efficient planar dielectric loaded antenna for M m W Gi-Fi w ireless communications at 60 GHz.The SIW is used to feed the antenna and a dielectric is utilized in front of the antenna to increase the gain.The dielectric loaded ETS antenna and compact SIW feed w ere fabricated on a single substrate,resulting in low cost and easy fabrication.The antenna w ith elliptical shaped dielectric loaded w as fabricated using printed circuit board process.The measured gain of the single element antenna is 10.2 dB,w hile the radiation efficiency of 96.84%is obtained at 60 GHz.The Y-junction SIW pow er divider is used to form a 1×4 array structure.M easured gain of the 1×4 array antenna is 13.3 dB,w hile the measured radiation pattern and gain are almost constant w ithin the w ide bandw idth of the antenna.