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。     

新型宽频带圆极化天线

设计了一种用于移动载体平台的新型天线,天线为圆极化、宽带、宽角覆盖且可嵌入载体平台安装。在微带天线的基础上,通过将高介电常数、空气介质层、频率选择表面(FSS)技术结合使用,实现了可嵌入式电小宽频带圆极化微带天线：对应波长仅为038λ（长）×038λ（宽）×009λ（高）;相对带宽为14%;圆极化增益能在120°范围内大于-1 dB。目前,该天线已应用于实际工程中,并取得了良好效果。     

一种新型宽波束圆极化天线的设计

本文提出了一种新型的螺旋结构的天线,将角锥螺旋与四臂螺旋的结构巧妙的结合起来,并采用了自相移结构及渐进式的平衡馈电,经有限元法对其辐射特性进行分析和实测,结果都说明该种天线在实现宽波束圆极化的同时展宽了频带,且结构简单。     

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。     

全向高增益天线阵技术的研究进展

全向天线因其具有水平全向辐射特性,有利于高速运动的移动平台以及中继站接收各个方向的电磁波而受到广泛关注。综述了高增益全向天线的需求背景、典型结构和关键技术,依次介绍了共线折合振子阵、富兰克林全向共线振子阵、缝隙耦合串馈共线全向天线阵、同轴共线天线阵和印刷全向共线天线阵的结构特点,对比总结了它们各自的优缺点。最后还分析了高增益全向天线的宽带化、小型化、组阵等关键技术。为满足未来实际应用需求,高增益全向天线阵的宽带化、小型化技术将成为今后的研究重点。     

一种新的超低剖面数传电台天线

基于由低介电常数电介质组成的平行板电容加载,设计了一种新颖的数传电台天线,运用新型馈电结构和加载方式将天线的总高度限制在0.015λ0（460 MHz真空波长）以内,水平方向全向辐射,具有良好的应用前景。该天线工作频率为460 MHz,极化方式为垂直极化。电磁仿真结果表明,天线谐振频率处的反射系数在-20 dB以下,天线在水平方向上的增益均值高于1.5 dBi,在水平方向上全向辐射。该天线在工作频率上具有良好的辐射效果。     

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。     

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。     

移动通信基站天线的关键技术研究进展

基站天线作为移动通信系统中的重要部件,对通信质量起至关重要的作用,其关键技术被广泛研究。通过对基站天线的电调技术、极化技术、宽带技术、阵列天线多频技术和基站天线小型化技术等的研究发展历程介绍,分析了这些关键技术在工程上的实现方法与措施,总结了这5个关键技术今后的研究重点和发展方向。在基站天线下一步的发展中,需要将多个关键技术完美地结合在一起,阵列天线多频技术和基站天线小型化技术将成为今后的研究热点。     

宽带折线栅圆极化器的分析与优化设计

介绍了折线栅圆极器的分析理论和优化设计方法,给出了折线栅等效导纳计算公式的几个待定常系数的确定方法以及在设计频带内的最优常系数值,重新推导了多层折线栅级联网络的传输矩阵的计算公式,修正了文献上公式的错误。基于折线栅圆极化器的分析理论采用遗传算法优化设计了25～35 GHz频带范围内的折线栅圆极化器,并给出了HFSS仿真结果,表明轴比仿真值小于1 dB的带宽大于40%,并且插入损耗低,验证了采用的分析和设计方法的有效性。     

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。     

0.2～2 GHz宽带双脊喇叭天线的设计

双脊喇叭天线作为一种重要的宽带天线,在电磁兼容性测试中的应用越来越广泛。本文采用软件仿真设计了一种0．2～2GHz的双脊喇叭天线。通过仿真计算优化了天线各部分的尺寸,计算了天线的驻波比、增益和方向图等参数。对制造出的天线的参数进行实测,结果和仿真结果基本吻合。     

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21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。     

宽带隐身天线罩设计

实现通信、侦察、电子对抗功能的天线是飞行器的主要散射来源之一,其隐身性能直接影响飞行器的生存能力。对天线进行保护的天线罩的隐身设计是实现天线良好隐身性能难以避开的难题。为此,设计了一种宽带隐身天线罩。通过采用A夹层结构实现天线罩的宽带透波特性,并进一步通过对天线罩透波区域外形设计实现了天线罩的宽带隐身特性,其雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)在X、Ku频段接近-40 dBsm。该宽带隐身天线罩可用于隐身平台上天线散射特性控制。     

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。     

基于到达角误差约束的稳健宽带波束合成算法

针对阵列天线存在系统误差的情况,在Frost结构的基础上提出了一种改进的稳健宽带波束合成算法。该算法以信号到达角（DOA）误差为约束条件合成期望信号,并把滤波器优化设计转化为凸优化问题,使用内点迭代法有效解决,进一步使得期望的信号响应具有一定的波动性,从而使得更多的自由度应用在干扰和噪声的抑制上,达到优化加权制的目的。仿真结果表明,当系统存在一定的DOA误差、幅相误差和位置误差时,所提出的宽带波束合成算法获得的信干噪比（SINR）比worst-case约束算法提高约1～3 dB。