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。     

共面波导馈电的宽带天线设计

介绍了共面波导天线的性能、设计原理,分析了各个参数对天线性能的影响,通过优 化半椭圆辐射贴片的长短轴半径,设计了一种结构简单的共面波导馈电的小型超宽带天线, 覆盖频段为2.9～10.8 GHz。在此天线的基础上,采用在天线辐射贴片底端依次刻蚀三 组矩形 凹口的措施,使得天线的带宽得到进一步的展宽,覆盖了3～31 GHz频段,阻抗带宽超 过10∶1。加 工了实物并进行了测试,测试结果与仿真结果吻合较好,表明这种展宽带宽方法的有效性。 该天线结构简单,尺寸小,便于集成在多种移动通信系统中。     

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。     

一种容性馈电宽带微带天线的设计与分析

通过使用容性馈电贴片、短路面和短路探针,设计并分析了一种宽带微带天线。该天 线的相对带宽达到47.3% (S11＜-10 dB),频段覆盖16～2.59 GHz。 工作频段内的3个谐振频率形成了足够大的带宽。仿真结果表明,容性馈电贴片对辐射贴片 表面电流的耦合效应会影响天线的性能,通过调节短路探针的位置可以获得稳定的辐射方向 图。该天线的工作频段和特性符合无线通信系统应用的要求。     

兼容4G/WiFi/WiMAX的新型宽带人工电磁媒质天线设计

设计了一款新颖的基于互补开口谐振环结构和条形缝隙的贴片天线。通过在金属贴片上蚀刻圆环形互补开口谐振环结构,并且在金属接地板上蚀刻条形缝隙完成天线的人工电磁媒质结构设计,它们和介质板共同作用将天线工作频段明显扩宽到1.7~2.98 GHz和3.99~5.34 GHz。该天线仅使用单层双面覆铜板即可完成加工,具有结构简单的特点。同时,天线的电尺寸仅有0.408λ0×0.408λ0×0.008 6λ0(在天线最低工作频率1.7 GHz处),且最大增益为6.04 dBi;可以同时兼容中国的第四代(4G)移动通信的所有频段(1.88~2.66 GHz)、WiFi频段(2.4~2.484 GHz)和微波存取全球互通(WiMAX)频段(2.5~2.69 GHz)。     

新型平面树状分形偶极子贴片天线的设计

提出了一种采用弧形分支的新型树状分形偶极子天线,简要介绍了树状分形天线的 研究进展,设计了一种新型树状分形天线,并采用一种简单的巴伦馈电结构。二阶分形天线 与0阶相比,工作频率下降了37.5%。对二阶分形天线进行了实物加工与测量,实验结果与仿 真结果吻合较好。     

新型宽带数字多波束相控阵天线设计

传统相控阵天线系统为实现多波束,在重量、体积、功耗等方面会有明显的增加,系统的基 本可靠性也显著降低。基于软件无线电思想,利用超外差结构实现宽带信号变频,并对瞬时 带宽内的信号同时进行模/数或数/模变换,再根据串口提供的每个波束方位、俯仰和频率等 信息,在基带实现数字多波束形成。设计了一套S频段、瞬时宽带100MHz的数字多波束 相控阵天线系统。测试结果表明,该天线可收发同时形成3个独立波束,每个波束在俯仰面0 °～70°、方位面全向的扫描范围内实现EIRP值不小于40 dBm,G/T值不小于-20 dB/K的优良指标。该设计可以有效提高系统灵活性,降低系统的复杂度。     

用于UHF频段的RFID波束扫描阵列天线设计

为了扩大射频识别系统阅读范围和提高识别效率,设计了一款应用于多标签高效读取的射频识别（RFID）波束扫描阵列天线。采用空气层结构设计出增益值为6 dBi的圆极化天线阵元并组成2×2平面天线阵,使用开关线型移相器与威尔金森(Wilkinson)功分器设计出天线馈电网络,并使用现场可编程门阵列（FPGA）模块控制阵元间相位变化,实现波束30°偏转。整体模型尺寸为350.0 mm×350.0 mm×5.7 mm,分别使用微波暗室、射频网络分析仪以及连接RFID阅读器测试,表明天线实现了4个方向波束偏转以及识别多个标签。     

易与空气板线馈电网络结构一体化的天线单元设计

空气板线馈电网络由于具有损耗小、耐功率高、幅相控制容易等特点而广泛应用于平面阵列天线中.天线辐射单元与空气板线馈电网络结构一体化,结构紧凑、集成度高,便于制造和装配,可大大降低成本和周期.文中介绍了两种天线单元形式及仿真结果,给出了一种天线单元及由其组成线阵的试验结果,表明其具有良好的性能,满足实际使用要求.其设计思想具有良好的扩展性.     

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 GHz的频率范围内回波损耗小于-10 dB,轴比小于3 dB 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,可作为多 种载体的共形天线使用。     

一种“北斗”导航天线馈源的设计

现有的馈源设计方法设计出的馈源工作频段少,不能满足“北斗”导航天线馈源的要求。为此,在对模式展开法和模式匹配法理论研究分析基础上,提出了优化双槽深波纹喇叭槽参数的设计思路。分析和试验结果表明,该“北斗”导航天线馈源增加了工作频段,具有良好的电气性能,满足了“北斗”天线系统的需求,验证了设计方法的有效性。     

一种宽频带高增益16单元微带天线阵设计

设计了一个中心频率为6.52 GHz具有宽频带高增益特性的16单元微带天线阵。综合运 用H型缝隙耦合馈电技术、插入空气层技术和在贴片天线上切角的方法展宽天线的带宽。该 天线阵由两层介质板构成,采用反相馈电可抑制高次模的耦合,交叉极化电平低。使用三维 电磁场仿真软件Ansoft HFSS对该天线阵进行仿真优化,并根据仿真结果做成实物加以验 证。对实物的测量结果表明：天线阵仿真阻抗带宽（S11≤-10 dB）为2 15%,增益为19.85 dB;实测阻抗带宽（S11≤-10 dB）为225%,增 益为18.8 dB。天线阵性能良好,能满足工程实际要求。     

一种新型宽频带多频微带天线设计

目前,同时适用于蓝牙、射频识别、全球微波无线互联网和无线局域网这几大主流物联网通信技术标准的多频天线设计较少,为此,提出了一种新的小型化宽频带多频微带天线。该微带天线主要由一个矩形环、一个开口六边形环、三条矩形带以及缺陷地组成,可同时工作在蓝牙、射频识别、全球微波无线互联网和无线局域网的通信频段上。天线谐振频率分别为2.47 GHz、3.48 GHz和5.55 GHz,相应带宽为0.11 GHz(2.38～2.49 GHz)、0.86 GHz(3.19～4.05 GHz)和1.11 GHz(4.95～6. 06 GHz),增益最高达到5.75 dBi。实测结果显示,该天线在工作频段具有很好的辐射特性和增益,适用于当前应用的无线通信系统。     

一种新型超宽带双陷波平面单极子贴片天线设计

设计一种新型双陷波超宽带单极子贴片天线,辐射贴片为酒杯型天线结构,采用对底部边缘开槽曲流的办法,实现了良好超宽带天线性能。同时对辐射贴片加载了U形和C形缝隙,分别在3.5 GHz和5.5 GHz处产生陷波。利用HFSS软件对所设计天线进行仿真验证,仿真结果与实测结果表明,该天线在超宽带范围内能有效抑制双陷波能力,并且在通带范围有良好辐射和稳定增益特性。其天线尺寸为33 mm×26 mm×0.74 mm,便于集成在电路系统中。     

一种改进型微带贴片八木天线的设计

设计了一种宽带微带贴片八木天线。通过采用正方形贴片形状、附加寄生贴片等方法 ,获得了较大的相对阻抗带宽和较好的方向性。该天线工作频率为12 GHz,三维电磁 仿真 软件Ansoft HFSS仿真结果表明：这种改进型天线在其它参数不变的情况下,其相对阻抗带 宽达到27.5%（VSWR≤2）,实现了天线频带的超宽性,满足了某项目中无线通信设备的 需要 。     

基于LTCC的S频段新型耐高温天线设计

基于低温共烧陶瓷（LTCC）技术与传统的贴片天线,设计了一种S频段新型耐高温天线。该 天线充分发挥了LTCC材料良好的耐高温性能,能够承受的最高温度可达400℃左右。通过两层耦合贴片 的设计方法,使天线可以工作在一个较宽的频率范围内,解决了高介电常数引起的窄带工作 和高温导致的谐振频率偏移问题。同时,微带馈线部分通过阶梯阻抗变换,降低了天线的回 波损耗,提高了端口的匹配效率。仿真结果表明,当天线工作的中心频率为2.67 GHz、 工作环境温度为25℃到400℃时,可用带宽为100 MHz,且辐射方向性稳定。     

一种回退效率增强宽带Doherty放大器的设计

提出给主功放分配多的功率来提高Doherty回退范围的功率转换效率。建立了数学模型,从理论上验证了回退范围的效率提高。电路测试证明,回退6 dB漏极效率大于59〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗,高同类宽带Doherty 7个百分点,峰值输出功率46.5 dBm。另外,对类集总传输线的解析公式进行修正,校正了原来公式在理论计算中存在的32.5〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗的误差确,缩短了设计时间,降低了设计难度。     

一种基于包络跟踪的宽带Doherty放大器设计

效率可重构宽带Doherty在实际应用中需要手动调节主功放的漏压和辅助功放的栅压,包络跟踪是解决此问题的有效方法。然而,包络跟踪设计比较复杂。为此,提出了线性映射的设计方法,设计实现了1.0~1.4 GHz包络跟踪宽带Doherty放大器,在10 dB大回退范围较固定偏压Doherty放大器效率提升了8%。同时,包络跟踪显著降低了手动调节偏压的人力和时间成本,仿真结果验证了设计的有效性。