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基于平面宽带耦合抑制结构提高天线端口互隔离度的方法

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电子学报 2024年第5期52卷 1516-1523页

作者：黄河西安电子科技大学空间科学与技术学院陕西西安710126

由于通信任务的多样化需求,同一系统中会集成多个不同频段的天线.相邻天线不可避免地会相互影响,导致天线端口的互隔离度下降.为提高双频段天线端口之间的互隔离度,本文提出了一种加载于低频单元上的平面、宽带耦合抑制结构(Planar/Wide... 详细信息

由于通信任务的多样化需求,同一系统中会集成多个不同频段的天线.相邻天线不可避免地会相互影响,导致天线端口的互隔离度下降.为提高双频段天线端口之间的互隔离度,本文提出了一种加载于低频单元上的平面、宽带耦合抑制结构(Planar/Wideband Coupling Suppression Structure,PWCSS),该耦合抑制结构谐振在高频段,可以有效减小低频单元在高频段的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS),使低频单元辐射的高频能量被吸收,进而提升两天线单元在高频段的端口互隔离度.本文提出的PWCSS有以下优点:不会给低频单元带来额外的增益损失、不会对天线原有辐射方向图产生影响;不需要分层加工,成本低,集成度高;包含不同长度、不同位置的开路微带,可以有效地扩展耦合抑制的作用带宽.对天线进行了仿真、加工和测试.结果表明,采用PWCSS可使高频范围内平均互隔离度、最大互隔离度分别提高16.6 dB和30 dB.该耦合抑制方法可用于基站、探测、雷达等多天线系统,具有良好的应用前景.

关键词：双极化天线双频天线互隔离度平面宽带耦合抑制结构天线耦合

基于修正瑞利分布的S/Ka双频天线捕获概率分析

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中国空间科学技术 2023年第5期43卷 111-118页

作者：章鹏飞刘军锋曾凡鹏鲁高飞潘胤圭宇航动力学国家重点实验室西安710043 西安卫星测控中心西安710043

为了满足星地链路间海量数据的传输需求,数据传输频段已由传统的X频段扩展到Ka频段。Ka频段卫星目标具有窄波束、高动态等特性,对地面接收系统的捕获跟踪性能提出了更高要求。针对Ka频段的不同工作模式,对捕获过程中天线跟踪精度、电轴... 详细信息

为了满足星地链路间海量数据的传输需求,数据传输频段已由传统的X频段扩展到Ka频段。Ka频段卫星目标具有窄波束、高动态等特性,对地面接收系统的捕获跟踪性能提出了更高要求。针对Ka频段的不同工作模式,对捕获过程中天线跟踪精度、电轴一致性及搜索捕获范围等影响因素进行了分析,提出了一种近似为修正瑞利分布的捕获概率模型。仿真分析了不同影响因素对目标捕获的敏感性,总结了Ka频段捕获概率的性质。最后对某设备实际跟踪情况进行了验证分析,为有效提高Ka频段捕获跟踪能力提供了分析依据。

关键词：目标捕获跟踪精度 Ka频段概率分布双频天线

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一种双频多极化共口径波导天线阵列

西安电子科技大学学报 2022年第2期49卷 29-35,115页

作者：鲁加国张洪涛汪伟张冰尹应增西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥230088

针对雷达应用中共口径天线阵列的小型化问题,提出了一种实现双频多极化波导天线阵列的有效设计方法。该天线阵具有口径共用、低剖面、重量轻、辐射效率高等特点。该天线阵列由工作在L波段的线阵和C波段的双极化线性阵组成。L波段线阵为... 详细信息

针对雷达应用中共口径天线阵列的小型化问题,提出了一种实现双频多极化波导天线阵列的有效设计方法。该天线阵具有口径共用、低剖面、重量轻、辐射效率高等特点。该天线阵列由工作在L波段的线阵和C波段的双极化线性阵组成。L波段线阵为垂直极化矩形背腔缝隙天线,C波段双极化线阵为脊波导缝隙天线阵。L波段天线位于两个C波段垂直极化开槽波导之间,同时位于C波段水平极化波导下方。为了实现共口径天线阵列的小型化,在L波段矩形波导中引入了一种有效金属桥馈电设计。为了验证所提出设计的可行性,加工了一个工作在C波段的8×16天线阵列和工作在L波段的2×2天线阵列实物,并进行了测试。实验结果表明,在电压驻波比小于2的情况下,该天线阵在L波段的阻抗带宽约为12%,在C波段的阻抗带宽约为5.5%,天线辐射效率在85%以上。

关键词：背腔天线双频天线多极化天线共口径天线波导缝隙天线

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基于加载寄生带的双频天线设计

现代雷达 2023年第11期45卷 98-101页

作者：豆明瑛王诗音樊荣荀艳丽杨斌西安明德理工学院信息工程学院陕西西安710124 西安赛普特信息科技有限公司陕西西安710000

文中提出了一种双频印刷天线设计方法,覆盖2.4 GHz和5.2 GHz频段。该天线通过在偶极子天线振臂旁平行放置寄生单元,降低天线在高频段的输入阻抗(通常输入阻抗远大于50Ω),从而实现良好的阻抗匹配,在主谐振频段外产生新的寄生谐振频点,... 详细信息

文中提出了一种双频印刷天线设计方法,覆盖2.4 GHz和5.2 GHz频段。该天线通过在偶极子天线振臂旁平行放置寄生单元,降低天线在高频段的输入阻抗(通常输入阻抗远大于50Ω),从而实现良好的阻抗匹配,在主谐振频段外产生新的寄生谐振频点,达到双频段工作的目的。为了验证所提出的天线设计方案,建立了仿真模型,并加工了天线实物。通过仿真分析和实测发现,改变寄生金属单元的位置和尺寸只影响高频段谐振频点,几乎不影响低频段谐振频点,而偶极子天线尺寸的改变只影响低频段谐振频点,不影响高频段谐振频点。文中设计的天线具有双频段相互独立特性,因此天线的两个谐振频段可根据需求独立设计。

关键词：双频天线近距加载微带馈电印刷偶极子天线

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基于SSPPs的大频率比双频天线设计

无线电工程 2023年第8期53卷 1767-1773页

作者：曹迪李雨键王均宏北京交通大学电子信息工程学院北京100044

基于人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmon Polarizations,SSPPs),提出了一种应用于毫米波和微波频段的大频率比双频天线。研究了SSPPs直接馈电的毫米波圆极化贴片天线。通过采用基于SSPPs的1分4并联馈电网络对4个圆极化贴片单... 详细信息

基于人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmon Polarizations,SSPPs),提出了一种应用于毫米波和微波频段的大频率比双频天线。研究了SSPPs直接馈电的毫米波圆极化贴片天线。通过采用基于SSPPs的1分4并联馈电网络对4个圆极化贴片单元进行激励,设计实现了工作在毫米波频段的圆极化贴片天线阵列。仿真结果表明,天线阵列具有超过20%的-10 dB阻抗带宽和3%的3 dB轴比带宽。同时,天线结构在微波频段具有单极子天线的辐射特性,-10 dB阻抗带宽约为7.9%。

关键词：人工表面等离子激元圆极化双频天线毫米波微波

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高速动车组车载双频天线设计与布局研究

电子测量技术 2022年第19期45卷 36-43页

作者：闻品李常贤张晗大连交通大学自动化与电气工程学院大连116028 大连交通大学轨道交通装备国家地方联合工程研究中心大连116028

针对动车组内无线通信质量问题,在微带线的基础上运用分枝法,设计出满足高速列车车载要求的双频单极子天线。天线尺寸为23 mm×36 mm×1.3 mm,最大增益为3.8 dBi,其工作频段为2.28~2.64 GHz和5.47~6.15 GHz,在2.4 GHz和5.8 GHz频段相对... 详细信息

针对动车组内无线通信质量问题,在微带线的基础上运用分枝法,设计出满足高速列车车载要求的双频单极子天线。天线尺寸为23 mm×36 mm×1.3 mm,最大增益为3.8 dBi,其工作频段为2.28~2.64 GHz和5.47~6.15 GHz,在2.4 GHz和5.8 GHz频段相对带宽分别为14.6%和11.7%,覆盖ISM频段。以CRH380A型动车组内部环境为研究对象,运用CST电磁仿真软件,建立车厢内部车载天线布局仿真模型。同时,将车内传输效果与自由空间进行对比。各BSS内的天线传输系数在ISM频段内位于-20~-50 dB之间,RSRP属于最优等级Ⅰ。验证了所设计天线的有效性及其布局的可靠性。研究结果对动车组车载天线设计以及车内天线布局有很好的参考价值。

关键词：双频天线 CST 天线耦合传输系数 RSRP

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大频率比双频带天线设计

大频率比双频带天线设计

作者：左苗苗西安电子科技大学

学位级别：硕士

无线通信系统的快速发展带来了数据流量的快速增长,与此同时可利用的微波频段的频谱资源日益紧缺,毫米波应用进入人们的视野。仅能工作在单一频段的天线无法满足未来通信系统发展的需要,设计能同时工作于微波和毫米波频段的多频天线则... 详细信息

无线通信系统的快速发展带来了数据流量的快速增长,与此同时可利用的微波频段的频谱资源日益紧缺,毫米波应用进入人们的视野。仅能工作在单一频段的天线无法满足未来通信系统发展的需要,设计能同时工作于微波和毫米波频段的多频天线则更具有实用价值。本文从大频率比多频天线的研究背景,设计原理以及发展趋势出发,提出了四款可同时工作于微波和毫米波频段的大频率比双频天线,主要工作内容如下:1.通过低通滤波结构的加载与线性渐变缝隙的应用,设计了一款能够同时覆盖3.5 GHz与28 GHz频段的单端口双频天线。在微波频段,该天线作为偶极子天线辐射,渐变缝隙为其馈电结构。在毫米波频段,该缝隙则作为辐射结构形成线性渐变缝隙天线。通过在微带馈线上集成紧凑型微带谐振单元(CMRC)低通滤波器,不同频段的信号得以分离,经由微带线传输去馈送相应频段的天线。该天线在微波与毫米波频段分别具有28.3%与24.2%的带宽,且天线的频率比可以灵活调节。2.研究设计了一款集成3.5 GHz的单极子与28 GHz的串馈角偶极子阵列的单端口双频天线。在双面平行带线的下侧信号线上引入了叉指耦合结构,其在微波和毫米波频段的不同传输特性使得平行带线具有了双重功能。其可以在微波频段作为印刷单极子天线,而在毫米波频段为偶极子阵列馈电。该设计中的两个天线的覆盖范围可以灵活调节而不影响另一频段的天线,天线的频率比可根据需求变化。3.基于双模共面波导传输线在不同频段的不同传输模式,研究设计了一款大频率比双频天线。通过在传统的共面波导结构中引入矩形枝节,使其在毫米波频段传输偶模信号而在微波频段传输奇模信号,实现传输线的双模特性。利用传输线这一特性,将微波频段的单极子与毫米波频段的Vivaldi天线集成在同一口径里形成双频天线且该天线的结构都具有双功能特性。单极子在低频用作辐射结构,同时能够改善高频天线的辐射性能,而Vivaldi天线的结构在不同频段分别用作了馈电结构和辐射天线。4.利用结构复用的方法设计了一款工作于微波与毫米波频段的双端口大频率比双频天线。该天线由3.5 GHz的印刷单极子与28.5 GHz的SIW谐振腔缝隙天线组合而成,高频天线加载在单极子矩形贴片上,两个天线实现了结构复用。微带-共面波导的馈电结构使得单极子的地平面与辐射部分相互连接,印刷在介质基板下表面。高频天线缝隙的排布方式,使得两个频段的天线极化方式相互正交,从而在两个频段内都具有了良好的端口隔离度。天线所覆盖的频段范围可调节,频率比可以变化。

关键词：大频率比双频天线微波频段毫米波频段结构复用

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用于无线局域网的双频印刷天线

上海交通大学学报 2006年第1期40卷 94-97页

作者：迟高明黎滨洪戚冬生上海交通大学电子工程系上海200030

设计了一种用于2.4/5.2 GHz无线局域网频段,且具有分集功能的双频天线,天线有两个C形印刷单极子组成.每个C形印刷单极子有两条谐振路径,每条谐振路径对应一个谐振频率,因此,该天线可以工作在无线局域网的两个频段.天线的两个C形印刷单... 详细信息

设计了一种用于2.4/5.2 GHz无线局域网频段,且具有分集功能的双频天线,天线有两个C形印刷单极子组成.每个C形印刷单极子有两条谐振路径,每条谐振路径对应一个谐振频率,因此,该天线可以工作在无线局域网的两个频段.天线的两个C形印刷单极子相互垂直,一方面接收不同极化方向的电磁波,另一方面可以减少两个印刷单极子之间的耦合.天线背面的地有一个T形的金属导带用于隔离天线的两个端口,天线的两个C形印刷单极子关于T形的金属导带呈对称分布.天线具有双频工作的能力,在其工作的每一个频段内,该天线都具有两个隔离度比较高的端口.因此,该天线具有空间分集的功能,并能够对无线通信中的多径衰落问题有所抑制.

关键词：无线局域网双频天线印刷天线

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双频微带阵列天线的去耦设计及研究

双频微带阵列天线的去耦设计及研究

作者：王晓彤南京邮电大学

学位级别：硕士

随着第五代通信系统的形成与发展,全球定位系统、卫星通信系统等对于设计简便的多功能阵列天线需求日益增加。然而,阵列天线阵元间的强烈耦合往往伴随着天线辐射性能的急剧恶化。因此,如何采用简单的设计方法实现天线双频工作,并有效抑... 详细信息

随着第五代通信系统的形成与发展,全球定位系统、卫星通信系统等对于设计简便的多功能阵列天线需求日益增加。然而,阵列天线阵元间的强烈耦合往往伴随着天线辐射性能的急剧恶化。因此,如何采用简单的设计方法实现天线双频工作,并有效抑制阵元互耦,是一项十分具备应用潜力的研究工作。本文围绕双频微带天线阵列的设计与降低阵列天线之间的耦合进行如下研究:1.基于正交模式原理和加载电抗性负载原理设计了两款双频微带贴片天线阵列。正交模式原理通过在不同模式激励点的交点处馈电,实现同时激励两个模式。本文首先通过选取合适馈电点同时激励TM和TM模式,实现在3.6 GHz和4 GHz下的双频工作。接着应用加载电抗性负载原理设计了通过贴片开槽法实现的双频微带天线阵列,工作在2.7 GHz和4GHz。因为正交模式法设计的天线阵列耦合现象更加强烈,所以接下来对双频阵列天线耦合问题的研究将在该天线上展开。2.基于带阻滤波原理与场对消原理设计了两种去耦结构。首先研究设计了基于带阻滤波原理的水平开口圆环缺陷地结构(Defected Ground Structure,DGS),通过对两个圆环内外半径的控制来实现DGS在特定频点处的带阻特性,该结构在3.6 GHz和4 GHz上分别实现了28.3 d B和20.4 d B的耦合降低。接着研究设计了基于带阻滤波原理的槽型DGS结合基于场对消原理的半波长微带谐振器结构,并进行加工测试。实验结果表明,槽型DGS能够在3.6 GHz处实现约17.2 d B的耦合降低,半波长微带谐振器结构在4 GHz处能够实现22.2 d B的耦合降低。3.在3.6GHz处的槽型DGS不变的情况下,设计了一种基于表面波抑制的环形缝隙超表面结构来降低4 GHz处的耦合。通过对贴片及超表面覆层的电流矢量分布的分析验证了超表面覆层提供了间接耦合场并激发了被耦合天线的正交模式从而抑制天线阵列间的耦合,在3.6 GHz和4 GHz上分别实现了约19.3 d B和43.5 d B的耦合降低。

关键词：天线耦合双频天线缺陷地结构超表面