基于超表面的低剖面宽带圆极化天线

基于超表面设计了一款低剖面、宽带、圆极化天线。天线由改进的Wilkinson功分器馈电实现宽带90°相位差,超表面单元在传统方环形单元上加载箭头结构来增加额外的等效电容,进一步改善了天线带宽和增益性能。仿真和测试结果表明,天线的阻抗带宽为36.7%(2.0 GHz-2.9 GHz),3dB轴比带宽为26.1%(2.0 GHz-2.6 GHz),保持稳定右旋圆极化辐射,峰值增益8dBic,整体天线厚度仅0.05 A。(6mm)。     

一种低剖面宽带二维宽角扫描圆极化阵列天线

针对现有圆极化平面阵列的扫描角受限和三维宽角扫描阵列体积大的问题,设计了一种基于阵因子方向图和单元因子方向图互补的低剖面宽角扫描圆极化阵列天线.该阵列单元采用新型圆极化正交偶极子天线,并由其组成多个圆环子阵,每一子阵内单元的法向均偏离阵列法向一个固定倾角并等间距排布在"涟漪"状金属地板上.这种阵列排布方式使得在主波束扫描至大角度时天线单元因子增益可以补偿阵因子的增益下降.设计的一个64元阵列天线的实测结果表明:在8~9 GHz工作带宽内,且波束扫描覆盖0°~±62°,各阵元的有源驻波比均小于2.1,中心频点扫描增益起伏小于1.71 dB,扫描波束的圆极化轴比小于2 dB.     

基于超表面的宽带低剖面圆极化天线设计

设计并制备了一种基于超表面的宽带低剖面圆极化天线。该天线由上下两层构成,下层是传统的线极化缝隙微带天线,上层是由方形切角单元构成的超表面。分析了超表面将线极化波转换成圆极化波的工作原理,并对影响天线圆极化带宽的参数进行了优化。仿真结果表明:加载超表面后,不仅使天线辐射圆极化波,还扩展了天线的阻抗带宽,天线相对阻抗带宽达到17%,3 dB轴比带宽达到7.2%。为了验证设计的有效性,加工、测试了天线实物样品,并与仿真结果进行了对比。实测结果与仿真结果吻合较好,说明该天线具备宽带圆极化特性。最终天线整体尺寸仅为0.4λ×0.4λ×0.03λ,天线的剖面较低,非常有利于与载体共形的应用。     

一种宽带低剖面动中通天线的设计

设计了一种宽带低剖面动中通天线。该天线采用长宽比为4:1的阵列结构,阵列单元由加载金属栅格的二联装角锥喇叭天线、正交模耦合器和H-T波导功分器组合构成。在此基础上,通过合理利用空间分布,设计两套由E面及H面波导功分器混合组成的低剖面馈电网络,并与阵列单元作级联。仿真结果表明:天线的工作带宽可达到30%,且具有较好的双极化收发共用特性,同时天线结构紧凑,剖面较低。     

CPW无空气桥功分器设计及其在阵列天线中的应用

针对传统微带圆极化阵列天线存在带宽较窄、尺寸较大等问题,提出一种新颖的基于共面波导(CPW)槽线转换结构的无空气桥功分器,并基于此功分器设计了一款紧凑型高定向性圆极化阵列天线。设计的共面波导功分器利用共面波导奇模式方法实现了能量分配,不需使用空气桥结构及四分之一波长匹配线,因此尺寸更加紧凑,结构更加简单。利用此功分器设计的圆极化阵列天线剖面厚度仅为1 mm,轴比带宽为4.14%,阻抗带宽为7.03%;在5.8 GHz时,实测增益为8.412 dBi,在保证低剖面、小尺寸的同时,可提供足够的工作带宽以及天线增益。     

一种宽带低剖面动中通天线单元的设计

针对目前移动卫星通信系统中对天线性能、形式的需求,设计了一种宽带低剖面动中通天线单元。该天线单元由加载金属栅格的二联装角锥喇叭天线、正交模耦合器和H-T波导功分器组合构成。其中正交模耦合器采用阶梯阻抗匹配的方波导与耦合波导相结合的方法作分析设计。仿真结果表明,天线单元的带宽可达到30%,极化隔离度在-62 dB以下,同时天线单元结构紧凑,剖面较低。     

一种宽带低剖面高增益低副瓣阵列天线的设计

本文提出了一种工作于22 GHz-29 GHz的宽带低剖面高增益低副瓣阵列天线。天线由64个(8×8)子阵列组成,采用泰勒幅度加权进行非均匀馈电从而实现低副瓣。馈电网络采用悬置带状线结构,可有效降低馈电网络剖面高度;辐射网络采用8条CTS(continuous Transverse Stub)结构等间距排列,能有效降低损耗和实现宽带性能。通过HFSS仿真得到的结果表明,其阻抗带宽为27.5%,最终实现在工作频段范围内反射系数均小于-15 dB,且在E面和H面的副瓣电平均小于-20 dB,整体增益高于24.5 dBi。     

一种应用于CPE的低剖面双频圆极化天线

针对客户终端设备(Customer Premise Equipment, CPE)的应用需求,设计了一种低剖面双频圆极化天线。在2.45 GHz,采用了4个偶极子单元阵列产生水平极化全向辐射,并采用内部接地圆环贴片结构产生垂直极化全向辐射。将两部分结构通过耦合器有效连接起来,从而产生了全向圆极化辐射特性。在5.8 GHz,采用了贴片结构产生了定向圆极化辐射特性。通过双工器将2个频段的结构合并起来,实现了低剖面双频圆极化天线。实测结果表明,天线在2个频段均有较好的圆极化辐射性能,验证了该天线设计的有效性。     

具有谐波抑制功能的宽带圆极化宽缝天线

针对微波无线输能系统中接收天线质量轻、体积小、剖面低、易与微波电路集成的特点,设计了一款新型的具有谐波抑制功能的宽带圆极化宽缝接收天线。通过在长方形缝隙中添加末端具有圆形贴片的交叉结构实现圆极化性能,添加切角结构展宽圆极化带宽。在馈线上添加具有一定长度的开路支节,配合使用缺陷地结构共同实现谐波抑制功能。研究并测试了天线的反射系数、轴比、增益以及远场辐射方向图,仿真与实测基本吻合。仿真结果显示,该天线很好地抑制了基频5.8 GHz的二次谐波和三次谐波,在4.5~6.2 GHz的范围内S11<-10 dB,相对阻抗带宽31.8%;基频5.8 GHz处的轴比AR=1.3 dB,在频率范围4.2~6.15 GHz内轴比AR<3 dB,相对轴比带宽37.7%;基频5.8 GHz仿真增益6.7 dB。     

一种共形宽带圆极化螺旋天线的设计

为满足共形天线低剖面特性的要求,设计并制作了一种低剖面的圆极化阿基米德螺旋天线.天线利用单臂阿基米德螺旋结构实现圆极化辐射,并采用同轴探针馈电.实测结果表明,天线在2～ 11.4 GHlz的频率范围内回波损耗小于-10dB,轴比小于3dB的频率范围为2.5～8.4 GHz.该天线结构简单,工作频带宽,且剖面极低,可作为...     

Ka频段宽带圆极化微带天线

面向Ka频段高通量卫星对天线的需求,设计了一种Ka频段宽带圆极化微带天线.天线单元主要由圆形辐射贴片和缝隙耦合馈电结构组成,通过两个类T形缝隙结合实现宽带圆极化.天线仅有三层金属层,结构简单.仿真结果显示,天线单元的相对阻抗带宽为31.5%(25.1～34.5 GHz),相对3 dB轴比带宽为20.3%(26.5～32.5 GHz).由于单元尺寸较小,不便于对其性能进行验证,因此利用该天线单元组成2×2天线阵列,并进行加工测试.仿真与试验结果表明,天线阵列阻抗带宽以及3 dB轴比带宽可以覆盖25.6～33.1 GHz频率范围,实测结果与仿真结果一致性良好.     

一种宽频宽角圆极化一维相扫天线阵

基于改进型Vivaldi天线单元,采用4单元十字交叉组合构成圆极化天线,并通过增加耦合金属立柱改善天线轴比,设计了一种超宽频宽角覆盖圆极化直线阵。该天线在1.25-4.1 GHz频段电压驻波比(VSWR)小于2,在1.6-3.6 GHz频段轴比小于3 dB,在垂直扫描方向具备宽角覆盖能力,具备较高的工程应用价值。     

A broadband circularly polarized cavity-backed Archimedean spiral array antenna for C-band applications

In this letter, a new configuration of sequentially rotated circularly polarized (CP) array antenna with a modified gain is investigated. In order to realize the presented antenna, four Archimedean spiral radiators are applied on a substrate, backed by a circularly slotted ground plane. Also a combination of 180° rat-race coupler and 90° branch-line couplers prepare the employed feeding network in this study. Furthermore, cavity-backed structure is utilized to enhance the antenna gain and achieve a directional radiation pattern over the operating frequency band. This configuration also extends the return loss (RL) and the axial ratio (AR) bandwidths, simultaneously. According to the experimental results, the 2 × 2 CP array antenna has RL bandwidth of 64.28%, AR bandwidth of 54.28%, and peak gain of 10.84 dBic. The close correspondence between the measured and the simulated results validates the proposed design.     

一种宽带小型化的双圆极化天线设计

设计了一种覆盖X频段的双圆极化天线,通过1个3 dB电桥分别给2个垂直交叉放置的Vivaldi天线馈电来实现双圆极化。为了实现宽带小型化,在Vivaldi天线表面开槽并且电桥采用耦合形式实现。仿真结果表明,所设计的天线整体尺寸为0.48λ×0.48λ×0.5λ(λ对应最低频率处波长),能够在8~12 GHz的频带内实现天线驻波比(VSWR)<2,轴比为3 dB,带宽为40%的左旋和右旋圆极化。     

宽角扫描的圆极化相控线阵

设计了一款宽波束的圆极化天线单元以及1×4的天线阵列，实现了一维的宽角圆极化扫描.天线单元由单层的辐射贴片和介质基片集成波导（substrate integrated waveguide，SIW）背腔构成，通过在辐射贴片上切角微扰和开U型槽实现右旋圆极化，并利用SIW背腔缝隙展宽波束.同时利用SIW背腔减小阵列单元间的互耦，实现宽角圆极化扫描.仿真与测试结果表明，天线阵列实现了扫描角为-53°~57°，3 dB波束宽度覆盖范围为-76°~79°，在主波束扫描覆盖范围内轴比（axial ratio，AR）均小于3 dB，且在扫描范围内增益变化平稳，可实现良好的宽角范围的圆极化扫描特性.     

Gain improvement of circularly polarized array antenna usinglinearly polarized elements

A novel gain improvement method for a circularly polarized array antenna consisting of linearly polarized elements is proposed. It is verified that the gain of a circularly polarized array antenna can be increased by adjusting the array arrangement of the individual linearly polarized elements. The gain of a multiring array antenna consisting of the above mentioned circular array can also be increased by properly combining the directions of the linear polarization of the individual circular arrays. The gain improvement of the single-circular array antenna and the two-ring array antenna using the proposed method are verified by the measured results     

Low-profile circularly polarized rectifying antenna for wireless power transmission at 5.8 GHz

Portable devices operating without batteries are sometimes desired in wireless applications such as RFID (Radio Frequency Identification) and telemetry. A novel circularly polarized shorted annular ring-slot rectenna (rectifying antenna) on a 0.5 mm thick flexible microwave laminate is proposed for the powering of these devices. Output dc voltage of 1.3 V and axial ratio of 1.5 dB were measured when 32 dBm microwave power was transmitted at 5.8 GHz over a distance of 2 m. Comparing the results with a rectenna designed on a thick rigid laminate, similar performance was observed.     

A Ka-band circularly polarized high-gain microstrip array antenna

In this article, the development of a circularly polarized microstrip array with 28 dBic of gain at 32 GHz is presented. Two primary objectives of this development are minimizing the microstrip array's insertion loss and maintaining a reasonable frequency bandwidth (3%). The parallel/series feed technique for the array's power distribution circuit and the sequential rotation method for the element arrangement are employed to meet these objectives     

一种高效率圆极化背腔天线阵的设计

设计了一种新型单臂螺旋边馈阶梯喇叭圆极化背腔天线,天线单元由阶梯喇叭、单臂螺旋及圆形背腔组成.单臂螺旋采用准空气同轴线激励,给出了天线单元的轴比、驻波、方向图宽频带特性.提出单元旋转反相馈电方法改善了天线子阵轴比和极化隔离,同时解决了馈电空间狭小的难题.对阵列进行了加工测试,测试与仿真结果吻合.结果显示,天线增益、驻波带宽、轴比带宽和方向图性能优良,此种天线具有很好的工程应用前景.     

Ka频段双圆极化相控阵天线设计

设计了一个8×8的Ka频段双圆极化相控阵天线。该天线单元采用正交缝隙耦合馈电的多层贴片微带天线,并由一个小型化宽带3 d B枝节电桥实现双圆极化。为提高天线圆极化性能,依次旋转天线单元,形成2×2双圆极化天线子阵。以天线子阵为基础,扩展成8×8相控阵天线。HFSS仿真结果表明,天线在方位360°俯仰±60°范围内进行双圆极化扫描,轴比小于3 d B,且轴比带宽达30%。该研究结果可应用于卫星通信的双圆极化相控阵天线的设计。