Ka频段单脉冲多层微带阵列天线设计与优化

描述了多层微带阵列天线,辐射单元通过带状线一个地板耦合馈电。为获得好的旁瓣抑制能 力及加工容差,采用遗传算法优化,得到工程上实用的天线口径分布。制作了一个天线,获 得27.3 dB的增益,波束宽度4.2°。实测结果表明在Ka频段实现了100%的旁瓣抑制 。     

新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化，通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器，展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元，采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵，其辐射方向图具有良好的旋转对称性，由该子阵扩展形成的相控阵天线，有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例，仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明，天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描，扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB，同时该天线具有低剖面（高度尺寸为0.08λ0，λ0为空气介质波长）、结构简单、易于加工和集成等特点，非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。     

宽频带宽角域扫描的圆极化相控线阵设计

针对传统相控阵工作频带窄、圆极化波束扫描角度小的问题，设计了一款宽波束天线单元以及1×6相控线阵。采用叠层贴片技术展宽天线的阻抗带宽，设计新型的三维地结构拓展天线的波束宽度，利用介质匹配层技术改善天线在低仰角区域的阻抗匹配，并通过双点馈电实现圆极化辐射。仿真与实测结果表明，天线单元的3 dB波束宽度在4.3~5.6 GHz的频带内均大于115°。天线阵列在4.5~5.3 GHz的频带内，主波束的最大扫描范围为-57°~58.5°，其3 dB波束覆盖范围达到185°，在主波束的扫描范围内轴比小于6 dB，具有良好的宽频带宽角域的圆极化扫描特性，在卫星通信、移动基站等领域有广阔的应用前景。     

“北斗”信号重构的导向矢量实时校正

针对导航应用中阵列天线导向矢量误差导致波束合成器性能恶化甚至失效的问题，提出了一种“北斗”信号重构的导向矢量实时校正算法。该算法利用重构的本地“北斗”参考信号与阵列天线接收信号进行相关解扩处理，然后利用信号子空间与信号正交补空间正交的特性，构造代价函数对各卫星方向的阵列导向矢量进行校正。仿真结果表明，经过校正的导向矢量相位误差从-100°~100°降低到-10°~10°范围内，幅度误差从-10~10 dB降低到-4~2 dB范围内；另外，导向矢量校正后，卫星信号波达方向估计误差在0.2°以内，估计精度大大提高。     

一种单层双频宽带GNSS测量型天线设计

基于单介质层结构,设计了一款双频宽带全球卫星导航系统（GNSS）测量型天线,天线采用单层高性能轻质复合材料作为双频微带天线共用的辐射介质基板。双频辐射贴片单元采用共面齿轮结构设计,并在天线单元外围设置一系列短路销钉来有效改善天线轴比带宽、低仰角辐射增益等参数,四馈点馈电技术和宽带耦合相移馈电网络的应用保证了天线相位中心稳定度更加可靠。设计结果表明,该双频天线单元大于等于5 dBi的辐射增益带宽均大于245 MHz,高低频3 dB轴比带宽分别为-76°~76°和-116°~116°,低仰角90°增益滑落均小于11.5 dB,经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。实测频谱显示,该天线工作频段覆盖目前在运行的四大导航系统全部工作频点,较好满足GNSS精确测量与定位系统终端设备应用需求。     

采用新型馈电结构的双频宽带导航天线设计

基于新馈电结构,设计了一款覆盖全球四大卫星导航系统的双频宽带贴片天线。采用了一种四分八馈电线路,以8个同轴馈电探针两两相连的方式将两路天线馈电信号合为一路,有效简化了馈电网络的复杂性,同时保证了天线辐射的增益、带宽和轴比性能。该双频辐射贴片单元采用正八边形层叠式结构设计,并在每个天线单元边缘对称添加两组矩形调谐单元,有效增加了天线辐射的波束带宽。该双频天线单元在高频1.482~1.617 GHz（波束带宽155 MHz）和低频1.191~1.252 GHz(波束带宽61 MHz）频段范围内,都能保证良好的辐射增益;高低频的3 dB轴比带宽为-130°~130°,具备良好的圆极化性能。经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。     

L频段共形相控阵天线研制

为满足机载系统的需要,给出了共形相控阵天线的分析和设计过程,同时研制了一种高度仅为0.14波长的准八木天线单元。利用三维电磁仿真软件HFSS对天线单元和共形相控阵进行了仿真设计,并研制了一套L频段共形相控阵天线。该天线由天线阵面、波束形成网络和波控器等构成。天线阵面由4个天线单元组成,共形安装在机头上。经实际测试,共形相控阵天线阵面的和波束在扫描范围内增益大于10 dBi,并具有较低的副瓣电平;差波束零深小于-20 dB。     

Ka频段宽带双口双模馈源设计

针对卡塞格伦天线系统对馈源的要求,设计了一种Ka频段双口双模馈源,可与X频段馈源组合成体积较小的双频段馈源。采用圆环状的和差比较器结构,降低了双频段馈源的体积,通过添加过渡阶梯、圆柱销钉与金属调配板等设计,改善了双频段馈源的性能。测试结果表明,在绝对带宽2 GHz范围内,S和口、E差口与H差口驻波比均小于2,3个端口间的隔离度均大于25 dB。测试频率的和方向图在±60°时的归一化增益均在-14~-20 dB范围内,初级归一化和方向图的对称性较理想,差方向图的零值深度均小于-25 dB,满足卡塞格伦天线对馈源设计的指标要求。     

应用于无线USB的小型超宽带阻带天线

设计了一种用于超宽带无线通信系统的小型化天线。该天线贴片尺寸为20 mm×15 mm ×3 mm,采用U形折叠结构和渐变结构相结合,可使天线具有超宽带特性。为 了减小对无线局域网（WLAN）系统5 GHz频带的干扰,天线采取了叉形谐振结构来实现对相应频带的抑制。采用仿真软件分析了该天线阻抗带宽和不同频点处的辐射方向图。仿真和实测结果显示,该天线在25～4.67 GHz和628～12 GHz内S11<-10 dB,在47～6.2 GHz内S11>-10 dB,因而有效产生带阻特性。     

一种新型宽波束低剖面无人机载共形天线

为满足无人机载天线的宽波束低剖面使用需求,设计制作了一种新型宽波束低剖面无人机机 载共形天线。该天线采用新型的L形单极子结构,实现了机载天线的低剖面要求;通过加载 短路探针实现了阻抗匹配和垂直极化工作。设计制作的天线在水平面内准全向辐射,在垂直 面内3 dB波束宽度达到197°。该天线替换了某型无人靶机上传统的单极子天线,经过 实测通信距离得到了显著增加,且通信无盲区更可靠。该天线结构简单,波束宽,剖面低, 特别在高垂直面高速无人机机载通信与测控中有广泛的应用前景。     

单圆锥天线与GPS天线的组合设计

本文介绍一种GPS天线与单圆锥天线组合一体构成的组合天线及其馈电通道的分离办法，并讨论了它们之间的相互影响。     

双频圆极化天线设计方法综述

根据圆极化和双频天线的设计原理，总结了双频圆极化天线的设计方法,通过不同馈电方式和谐振方式分为四类进行阐述。归纳了近几年拓展双频圆极化天线带宽的方法，从结构上分别按照微带缝隙天线、平面单极子天线和阵列天线进行介绍。列表分析了各种设计方法的实现难度和典型天线各项性能参数，最后简述了适用于双频圆极化天线小型化的优化方案，并对未来发展趋势进行了展望。     

超宽带盘锥天线的设计

介绍了盘锥天线的性能、设计原理,分析了各个参数对天线性能的影响。通过改变 天线结构,即在圆盘和下锥体之间引入一个上锥体,将盘锥天线和双锥天线结合起来,既保 持了盘锥天线的特性,又减少了圆盘和下锥体的分布电容,从而有效地增加了其带宽。在理 论计算的基础上利用ANSOFT HFSS软件对设计出的新型盘锥天线进行仿真优化,优化的结果 表明天线覆盖了从300 MHz到10 GHz的频带,在33∶1的带宽范围内驻波比基本小于 3,该方法有效地展宽了带宽。     

毫米波平板隙缝阵天线工艺设计与制造

毫米波平板隙缝阵天线具有增益高、副瓣低、体积小和质量轻等优点,是毫米波雷达的关键设备。针对其多层、空腔、薄壁的复杂结构特点和加工精度高、封装性好的工艺要求,结合集成工艺设计,应用CAD/CAM一体化技术和精密连接技术,实现了天线的高技战术性能要求。     

充气天线结构技术概述

简要介绍了充气式可展开空间天线(以下简称充气天线)结构的关键技术，指出了充气天线的最新发展动向。     

一种小型化高隔离MIMO吸顶天线

提出了一种小型化高隔离MIMO吸顶天线设计方案。天线由水平极化印刷对数周期天线 环形阵列内嵌于垂直极化单锥天线组成,并通过在单锥天线上正对对数周期天线轴处各开一 个狭缝,实现了吸顶天线的全向辐射性能和双极化工作性能。嵌套结构的引入不仅大大减 小了双极化吸顶天线的结构尺寸,还实现了吸顶天线极化间的高隔离性能。采用HFSS对其进 行仿真和优化,得到该吸顶天线垂直极化工作频率为790～960 MHz/1 700～2 70 0 MHz,水平极化工作频率为2 300～2 700 MHz,同频隔离度优于44.5 dB, 并 且两个极化的增益和全向性均良好。该吸顶天线结构简单,便于加工制作,且成本较低, 具有较高的实用价值。     

应用于带有闭合金属边框手机的缝隙天线

提出了无断开（闭合）金属边框情况下平面手机天线的模型，解决了在闭 合金属情况下导致的传统平面天线带宽变窄的问题。通过天线折叠技术，将其面积缩小至手 机应用的尺寸内。然后，进一步的阻抗匹配使在smith圆图上将天线的阻抗带宽调到了最 大，使天线能够覆盖GSM850、GSM900、DCS、PCS、UMTS 5个频段。采用开槽天线将金属边框 作为天线的一部分能解决金属框对天线的影响。实测结果表明，低频部分带宽为142 MHz，高 频部分带宽有480 MHz，满足了常用频段的需要。同时，为了避免发生手握的影响，金 属框和地的接地点置于电路基板顶段，从而降低了手握的影响。     

一种单层贴片式双频双极化滤波天线

设计了一种单层式跨频段双频双极化滤波天线。该天线在同一平面上的高频低频辐射贴片共用一个馈电端口，且均可以在两个垂直方向馈电实现交叉方向的线极化辐射。该天线通过在馈电点与低频辐射贴片之间插入一个低通滤波器，明显提高了高频辐射贴片的交叉极化隔离度。研究结果表明，带滤波结构的天线在两个频率点的反射系数小于-20 dB，4.9 GHz的最大增益大于4.8 dBi，26 GHz的最大增益11.7 dBi，〖JP2〗两个辐射频率的辐射方向图均体现良好的线极化特性，且主极化比交叉极化大20 dBi。该天线可作为未来微波与毫米波共用的5G通信终端天线或5G通信基站的MIMO天线阵元，相关技术和结论对于研制一体化集成的双频交叉极化相控阵天线也有重要参考价值。     

导航卫星阵列天线的快速现场系统校准算法

阵列天线接收处理全球卫星导航信号时,由于天线和射频前端的非理想性,会在不同方向卫星信号中引入不同的载波相位偏差,从而破坏卫星导航接收机距离观测量准确性。针对此问题,提出了一种易实现的卫星导航阵列天线的快速现场系统校准算法。校准过程分为通道校准和天线校准：通过开机和周期进行的通道校准实现阵列天线接收射频前端的通道响应测量;通过与接收处理不同卫星基带数据的数字接收机配合,实现阵列天线的现场阵列流形矢量校准。仿真验证了所提校准算法的正确性和有效性。