实现宽波束圆极化天线的几种方法

文章介绍了宽波束圆极化天线的应用背景,简述了近些年来国内外相关文献实现宽波束圆极化天线的几种方法。这些方法均能有效拓展天线的半功率波束宽度及轴比的波束宽度,其中天线形式主要包括四臂螺旋天线、微带天线、缝隙天线以及振子天线。最后对这些方法进行了对比归纳,并展望了宽波束圆极化天线的发展前景。     

八木微带圆极化天线的研究与设计

对八木微带天线进行了研究。通过Ansoft HFSS仿真软件设计了一种宽带宽波束圆极化八木微带天线,在中心频率上实现了波束由侧射向端射偏转26°,频率带宽达800 MHz,0 dB主波束宽度为110°;采用Wilkinson微带功分器产生两路幅度相等相位相差90°信号对天线进行馈电,实现了圆极化。同时研究了在保持天线良好性能的前提下,结构的变化对于主波束偏转角度的影响。     

宽带宽缝隙共形天线的设计及其特性研究

针对宽带共形天线需要满足剖面低、体积小、易与载体共形并且具有宽频带性能的要求,文章首先设计了一种宽带宽缝隙平面天线,采用共面波导方式(CPW)馈电,低介电常数介质板厚度仅有0.2 mm,分析了各个参数对天线特性的影响,将平面天线与柱体共形,研究了天线共形之后的阻抗特性和辐射特性的变化。仿真结果表明,平面天线的阻抗带宽(S11≤10 dB)覆盖5.35 GHz~6.7 GHz,中心频率为5.85 GHz,最大增益4.5 dB,辐射特性稳定,共形后天线的谐振频率减小,低频带宽增大,波束宽度展宽,辐射增强,阻抗带宽覆盖5.24 GHz~6.43GHz,最大增益4.6 dB,辐射特性稳定。测试结果与仿真吻合较好,天线的结构简单,易于和载体共形。     

新型的低RCS圆极化微带天线设计

针对圆极化微带天线的宽频带雷达散射截面(RCS)减缩问题,提出了一种新颖的超材料覆盖层结构,该结构同时具有部分反射特性和宽频带的极化旋转特性,可以在提高天线增益的同时实现RCS的宽频带减缩。仿真结果表明:与普通的圆极化微带天线相比,加载了超材料结构的天线,其增益在中心频率处提高了1.4 dB;同时,在9.7~21 GHz频带范围内,加载超材料的圆极化微带天线具有更低的RCS电平,整个频段内,平均减缩幅度达9.06 dB(X极化)和9.21 dB(Y极化)。仿真结果验证了设计的正确性,表明该方法可以有效的实现圆极化微带天线的宽频带RCS减缩,对圆极化微带天线的隐身技术有重要的借鉴作用。     

X波段全向共形机载天线的仿真与设计

针对工作于X频段的机载雷达天线的技术设计,使该天线由矩形平面天线与柱体共形,通过共面波导方式对其进行馈电。天线单元采用介电常数2.55,厚度为0.2mm的薄介质板。利用HFSS12对平面天线和共形天线进行仿真设计,对比了平面天线与共形天线的阻抗特性和辐射特性的变化。实验结果表明,共形后的天线带宽变大,增益提高,波束宽度展宽。在X波段内实现了低仰角扫描和方位面的全向扫描,实测阻抗带宽为7.0～12.5GHz,最大增益可达4dB,辐射特性稳定,满足机载天线的性能指标,可用作机载雷达天线单元。     

新型电磁带隙结构加载的微带天线阵

研究了以EBG结构为衬底的微带天线阵。将EBG结构置于微带天线阵的底部取代微带天线阵列的金属底板,不仅能增加天线带宽,还能提高天线阵的增益。测试结果表明,天线单元带宽从3.81%提高到8.86%,在工作频带内天线阵增益都在10dB以上,同时天线单元间的耦合系数也得到有效降低。     

机载共形UHF天线的设计与仿真

机载全向天线不但要满足水平面全向的指标要求,而且要与机体表面共形设计,常规的单极子天线和微带天线均无法满足要求。本文设计了一种机栽环形缝隙天线,实现了天线小型化和机载共形。该天线结构简单,满足VSWR〈1．4的频带宽为350～376MHz,满足VSWR〈2的频带宽为338-438MHz,且工作频率范围内的最大增益达到4．2dB。     

地网对垂直偶极子天线辐射特性的影响

研究地网对垂直偶极子天线辐射特性的影响。建立了该天线的仿真模型,采用基于矩量法的仿真软件计算了铺设地网后垂直偶极子天线增益、输入阻抗、最大辐射仰角、3 dB波瓣宽度等辐射特性。结果表明,地网中心偏离天线振子正下方0.75λ时能显著提高天线的增益,改变地网大小和铺设密度也能在一定程度上提高天线的增益。     

一种新型三角形宽带微带缝隙天线的设计

提出了一种新型的宽带微带天线,其结构由正三角形馈电微带贴片与正三角形宽槽贴片组成.正三角形宽槽开在金属GND板上,而正三角形贴片则置于介质板的另一面并位于三角形宽槽孔的偏下方.通过调节宽槽与贴片的相对位置实现了小尺寸下的宽带性能.设计天线大小为边长50 mm的正三角形,厚度为1 mm.采用HFSS仿真软件分析了该天线的阻抗带宽以及辐射方向图,结果显示该天线的S11参数小于-10 dB的带宽为2.3 GHz～4.3 GHz,有很好的应用前景.     

接收天线的非福斯特阻抗匹配网络技术研究

为实现一个负阻抗器件抵消天线的寄生电抗,将天线的辐射电阻转变为一个常量,避免了传统无源匹配网络的增益带宽约束条件限制,并获得了更宽的天线带宽。设计了一个10cm单极天线的非福斯特匹配电路,并进行了仿真和实际测试,二者吻合度较高。试验结果表明:在60~400 MHz频带内,添加非福斯特匹配电路与添加传统无源匹配电路的接收天线相比,天线的输入阻抗虚部在全频带内得到了较为充分的抵消,信噪比最大可提高4dB,在200~260 MHz频带内,天线3dB带宽提高了11 MHz。