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基于零阶谐振器的低剖面宽带锥状波束微带天线研究

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电视技术 2024年第3期48卷 15-18页

作者：曾砾堂石磊柴建宁张君鹏杨登泰彭麟中国人民解放军93119部队甘肃酒泉735000 桂林电子科技大学广西桂林541004

提出一种利用零阶谐振器实现锥状波束天线带宽展宽的新技术。天线将4个零阶谐振器加载到圆形贴片内,从而引进新的谐振,大大增加天线的带宽。该技术将天线的带宽从4.86%扩展到12.8%。天线增益达到5 dBi,最大辐射方向为36°。该天线具有... 详细信息

提出一种利用零阶谐振器实现锥状波束天线带宽展宽的新技术。天线将4个零阶谐振器加载到圆形贴片内,从而引进新的谐振,大大增加天线的带宽。该技术将天线的带宽从4.86%扩展到12.8%。天线增益达到5 dBi,最大辐射方向为36°。该天线具有结构简单、加工容易、剖面低和成本低的优点,在整个频段内具有良好的锥状波束特性,而且波束稳定性良好。

关键词：锥状波束零阶谐振器低剖面

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锥状波束天线的研究与设计

锥状波束天线的研究与设计

作者：郭林士电子科技大学

学位级别：硕士

锥状波束天线的最大辐射方向在一个与垂直于天线口径面的法线方向呈一定倾角的锥面上,其相比于笔状波束天线有较大的覆盖范围,相比于全向天线又具有较高的增益,因此锥状波束天线在一些特殊场景中有着很大的优势,比如地面移动车辆与卫星... 详细信息

锥状波束天线的最大辐射方向在一个与垂直于天线口径面的法线方向呈一定倾角的锥面上,其相比于笔状波束天线有较大的覆盖范围,相比于全向天线又具有较高的增益,因此锥状波束天线在一些特殊场景中有着很大的优势,比如地面移动车辆与卫星的通信、预警系统和导弹的引信系统等。目前能够产生锥状波束的结构有很多,本文在前人研究的基础上,针对锥状波束天线增益较低和波束的倾角难以控制等问题做了进一步的研究,本文的主要工作和贡献包括以下三个方面:1.推导了开口同轴波导工作于主模TEM模时产生的辐射场的解析解,在此基础上给出了设计特定倾角锥状波束的天线的方法,之后针对此种方式增益低的问题在口径面上加载了一个介质透镜,并推导了产生特定倾角的锥状波束所需的介质透镜表面应满足的方程,该透镜不仅能够控制锥状波束的倾角,还能在一定程度上提升增益,最后设计了一个倾角为45°的锥状波束天线来验证上述理论,仿真结果与理论相吻合,且天线的增益达到了10.7d Bi。2.基于圆形贴片微带结构设计了一个高增益的锥状波束天线,该结构通过在圆形贴片的周围加载一圈金属通孔,改变原来的场分布,使天线的增益得到提升,后又通过在圆形贴片上开环形缝隙,引入新的工作模式,拓展了天线的相对阻抗带宽,最后设计了一个实物进行加工测试以验证上述设计,结果表明其最大辐射方向为24°,增益为9.4d Bi。3.将六个矩形贴片排列成环状来产生锥状波束,并且通过改变矩形贴片的放置方式,使辐射缝隙相对于阵列中心分别呈环向和径向排列,分别实现了垂直极化和水平极化的锥状波束,最后通过对矩形贴片进行切角和调整馈电点的位置,实现了圆极化的锥状波束,实物测试的结果表明圆极化锥状波束天线的最大辐射方向为30°,增益为6.3d Bi,主极化为左旋圆极化,3d B相对轴比带宽为3.6%。本文借鉴光学理论设计出了能够控制锥状波束倾角并提升增益的介质透镜,为设计特定倾角的高增益锥状波束天线提供了新的思路,该介质透镜不仅能用于开口同轴波导,也能扩展到圆波导等具有周向对称性的口径天线结构。圆形贴片微带结构实现了平面结构产生高增益,相比于立体结构容易集成化,易于加工制造。贴片阵列结构实现了对于锥状波束天线极化方式的控制,仅通过对每个阵元进行调整,即可保证在产生锥状波束的情况下实现垂直极化、水平极化和圆极化。

关键词：锥状波束介质透镜圆形贴片贴片阵列

高增益Fabry-Perot谐振腔锥状波束天线

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微波学报 2023年第S1期39卷 13-16页

作者：赵珂齐世山吴文南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210014

锥状波束天线是一种方向图最大增益方向与天线法线呈一定角度,围绕法线轴向对称的天线,广泛应用于车载卫星通信、射电天文等工程中。本文提出了一种基于Fabry-Perot谐振腔的高增益锥状波束天线。将漏波理论和EBG天线理论相结合,设计了... 详细信息

锥状波束天线是一种方向图最大增益方向与天线法线呈一定角度,围绕法线轴向对称的天线,广泛应用于车载卫星通信、射电天文等工程中。本文提出了一种基于Fabry-Perot谐振腔的高增益锥状波束天线。将漏波理论和EBG天线理论相结合,设计了一种具有牛眼缝隙FSS覆盖层的腔结构,该结构在特定的缺陷频率下谐振。通过使用径向波导180°E形弯头的结构设计,中间放置馈电探针,馈电后激励起径向波导的TEM模式控制孔径分布,以实现期望的增益和旁瓣水平。通过优化设计,使得该锥状波束天线在中心频率12.5GHz时,产生仰角30°的锥状波束,阻抗带宽为2.2%,天线增益14.3dBi。

关键词： Fabry-Perot谐振腔锥状波束高增益频率选择表面(FSS)

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锥状波束天线研究进展

微波学报 2020年第1期36卷 84-91页

作者：吴文齐世山汪敏方大纲南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

锥状波束天线在车载卫星通信、弹载探测系统等诸多民用和军用领域有着广泛的应用,是通信、探测制导等应用中射频系统的关键技术之一。目前在圆极化、宽带、大倾角和可重构锥状波束天线的实现及其方向图综合等方面都面临诸多挑战。文章... 详细信息

锥状波束天线在车载卫星通信、弹载探测系统等诸多民用和军用领域有着广泛的应用,是通信、探测制导等应用中射频系统的关键技术之一。目前在圆极化、宽带、大倾角和可重构锥状波束天线的实现及其方向图综合等方面都面临诸多挑战。文章介绍了近年来国内外包括本团队锥状波束天线的研究进展,阐述了锥状波束天线的基本理论和关键技术,并对今后的发展趋势进行了展望。

关键词：锥状波束圆极化大倾角宽带可重构

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低剖面宽带锥状波束天线

无线通信技术 2023年第1期32卷 49-53页

作者：刘锦剑钟硕敏 Hua Chang-zhou 宁波大学信息科学与工程学院宁波315211

本文提出了一种新型的具有锥状波束辐射方向图宽带天线。该天线的工作频率范围为6.14 GHz至20.37 GHz。该天线结合了渐变型单圆锥、弯折短路金属柱,锥形金属腔和同轴馈电,提供了宽频带和锥状波束辐射方向图,并且具有较高的增益。仿真结... 详细信息

本文提出了一种新型的具有锥状波束辐射方向图宽带天线。该天线的工作频率范围为6.14 GHz至20.37 GHz。该天线结合了渐变型单圆锥、弯折短路金属柱,锥形金属腔和同轴馈电,提供了宽频带和锥状波束辐射方向图,并且具有较高的增益。仿真结果表明,该天线的阻抗带宽(VSWR锥状波束,且工作频率12 GHz处最大辐射增益为7.8 dBi。该天线具有低剖面、低成本和高功率容量等优点。

关键词：锥状波束宽带低剖面

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锥状波束Fabry-Perot腔天线研究

锥状波束Fabry-Perot腔天线研究

作者：王丹萍南京理工大学

学位级别：硕士

锥状波束天线是一类波瓣图和极化方向径向对称、最大辐射方向与法线成一定倾角的天线。由于其在方位角上的全向性能够实现较大的覆盖范围,所以广泛应用于车载卫星通信、无线本地局域网和导航跟踪等系统中。Fabry-Perot天线是一种高效率... 详细信息

锥状波束天线是一类波瓣图和极化方向径向对称、最大辐射方向与法线成一定倾角的天线。由于其在方位角上的全向性能够实现较大的覆盖范围,所以广泛应用于车载卫星通信、无线本地局域网和导航跟踪等系统中。Fabry-Perot天线是一种高效率的谐振腔天线,利用谐振腔对电磁波在空间上的选择作用,可实现具有给定锥角的辐射方向图。本文对锥状波束FP腔天线研究,实现高增益的锥状波束,具有重要的理论意义和工程实用价值。文章首先对FP腔天线、锥状波束天线的发展背景、研究现状和发展趋势进行了综述,论述了用FP腔结构实现锥状波束的可行性。第二章分析了锥状波束天线的形成机理,重点阐述了圆贴片模式的合理选择,从多次反射角度给出了用FP腔天线实现锥状波束的条件;进一步推导了在理想情况下均匀口径分布的锥状波束天线的最大方向性公式,为评价锥状波束天线效率提供一种新的参考：第三章展开了对锥状波束FP腔天线的设计研究,从总体结构、初级辐射源的设计、FSS盖板三部分对天线设计进行探讨,最终进行整体优化设计实现指定锥角的锥状波束,天线口径为8.25倍波长,中心工作频率为12.5GHz。其中重点阐述了基于镜像原理和缺陷模概念的单元仿真模型。第四章从极化敏感度、入射角敏感度和阵元分布三方面研究如何提高FP腔锥状波束天线的增益均一性,并进行优化设计。最后对锥状波束F-P天线进行研制,测试结果表明波束指向30度,增益达到12dBi,且增益均一性良好,30度俯仰角上的增益波动小于0.3dB,相对口径效率达17.3%。实测试结果与仿真结果具有很好的一致性。

关键词：锥状波束 FP腔天线高增益口径效率

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毫米波赋形双反射面锥状波束天线

微波学报 2015年第S2期31卷 76-79页

作者：黄红坤汪敏徐建凯吴文南京理工大学电子工程与光电技术学院

特定的地面卫星通信系统中,要求实现具有全向辐射特性的锥状波束天线,这可以通过灵活的反射面赋形来实现。本文对毫米波双反射面天线进行赋形研究,使得在任意指定方向上的天线口径上获得均匀相位分布,实现指定方向上的锥状波束。利用微... 详细信息

特定的地面卫星通信系统中,要求实现具有全向辐射特性的锥状波束天线,这可以通过灵活的反射面赋形来实现。本文对毫米波双反射面天线进行赋形研究,使得在任意指定方向上的天线口径上获得均匀相位分布,实现指定方向上的锥状波束。利用微带圆贴片天线作为馈源,设计出工作于35GHz、锥角为30°的赋形双反射面锥状波束天线,天线增益为14.4dB,副瓣为-16.3dB。方位面内的方向图具有很好的圆对称性。

关键词：毫米波锥状波束赋形双反射面

一种45°倾角的Fabry-Perot腔锥状波束天线设计

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微波学报 2019年第S1期 40-43页

作者：吴宜周汪敏万睿吴文南京理工大学电子工程与光电技术学院

本文提出一种基于均匀电流环馈电的Fabry-Perot(F-P)腔锥状波束天线。首先基于镜像原理,探讨利用置于地板之上的均匀电流环产生锥状波束辐射,并且利用电流环距地面的高度控制波束倾角。在此基础上,利用均匀电流环作为F-P腔天线的馈源,... 详细信息

本文提出一种基于均匀电流环馈电的Fabry-Perot(F-P)腔锥状波束天线。首先基于镜像原理,探讨利用置于地板之上的均匀电流环产生锥状波束辐射,并且利用电流环距地面的高度控制波束倾角。在此基础上,利用均匀电流环作为F-P腔天线的馈源,在较大的倾角上实现更高增益的锥状波束。最终设计出一种45°倾角的F-P腔锥状波束天线,工作频率为10GHz,圆形口径的直径为120mm,最大增益为7.78dB,相应波束指向上增益的变化小于0.6dB。

关键词：均匀电流环 F-P腔天线锥状波束高增益大波束倾角

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基于开口圆波导的毫米波锥状波束天线

基于开口圆波导的毫米波锥状波束天线