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天线学报 2016年第2期5卷 9-17页

作者：王道雨汪敏吴跃敏吴文南京理工大学JGMT国防重点学科实验室江苏南京

本文对采用不同极化单元的顺序旋转阵列进行了研究。顺序旋转阵列可以采用线极化或圆极化贴片作为单元,且不同极化特性的单元对阵列性能有着不同的影响,这里分别利用线极化单元和圆极化单元顺序旋转组阵,构成2 ×2阵列,研究了两种阵列... 详细信息

本文对采用不同极化单元的顺序旋转阵列进行了研究。顺序旋转阵列可以采用线极化或圆极化贴片作为单元,且不同极化特性的单元对阵列性能有着不同的影响,这里分别利用线极化单元和圆极化单元顺序旋转组阵,构成2 ×2阵列,研究了两种阵列的带宽及增益等性能。结合理论分析与仿真结果,得出结论:两种阵列均能很好地展宽带宽,而采用线极化单元顺序旋转组阵的增益要比采用圆极化单元少将近3 dB,但是前者的增益带宽要更宽。最后研究了采用不同极化单元时顺序旋转阵列间距对阵列性能的影响,分析了最优间距的获取。

关键词：顺序旋转阵列极化单元带宽性能增益比较间距选择

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三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的设计

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电波科学学报 2009年第4期24卷 583-587页

作者：张健穹刘庆想李相强赵柳张政权西南交通大学物理科学与技术学院四川成都610031

为了提高矩形径向线螺旋阵列天线的极化和匹配性能,将顺序旋转相位技术应用于天线的设计中,提出了一种12单元三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线(子阵)。螺旋天线作为单元天线。设计结果表明:天线具有较高的口径效率和良好的匹配特性,能... 详细信息

为了提高矩形径向线螺旋阵列天线的极化和匹配性能,将顺序旋转相位技术应用于天线的设计中,提出了一种12单元三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线(子阵)。螺旋天线作为单元天线。设计结果表明:天线具有较高的口径效率和良好的匹配特性,能在一定频带内实现微波的圆极化定向辐射,将多个子阵组合就可以构成高增益的大型阵列。同时,通过对子阵的特殊设计,使其具有较高的功率容量,为高功率微波的定向辐射提供了新的技术手段。

关键词：矩形阵列天线螺旋天线径向线三角形栅格顺序旋转阵列

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多频宽带圆极化微带天线的研究与设计

多频宽带圆极化微带天线的研究与设计

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作者：吴佳楠华东师范大学

学位级别：硕士

随着无线技术的快速发展,通常需要同一设备集成多种功能,使其能够在不同频率上和多种设备通信。例如全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)要求能够在L1(1.575 GHz),L2(1.227 GHz)和L5(1.176 GHz)三个频段上提供... 详细信息

随着无线技术的快速发展,通常需要同一设备集成多种功能,使其能够在不同频率上和多种设备通信。例如全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)要求能够在L1(1.575 GHz),L2(1.227 GHz)和L5(1.176 GHz)三个频段上提供服务信号,C波段商业通讯卫星通常工作在4/6 GHz频段(4GHz用于下行数据传输,6 GHz用于上行数据传输)。另一方面,使用圆极化天线的设备能够在不同姿态下接收卫星发射的电磁信号,能够消除电波传播中经常遇见的极化失配和多径效应,提高系统性能和定位精度。随着频谱资源的日益紧张,多频段多极化天线也成为了研究的热点。为了满足新一代无线系统在跨频段和极化复用方面的需求,本文提出了两款基于顺序旋转馈电技术的新型多频段圆极化天线。论文的主要研究成果如下:1.设计了一款工作在C/X波段具有宽轴比带宽的三频段圆极化天线。通过在移相器的主线上加载λ/4短路支节,实现了对主线输出相位斜率的控制和相位带宽的展宽,然后以此为基础设计了一种四端口顺序旋转馈电网络。馈电网络输出四个相位依次为0°、90°、180°和270°的等幅正交信号,完全覆盖了三个设计频段,成功地将阵元在6、7和8.5 GHz的线极化辐射转变为圆极化辐射。天线在三个频段的辐射均为右旋圆极化,3 d B轴比带宽分别达到15.2%(5.4-6.2GHz)、11.4%(6.7-7.4 GHz)和12.8%(7.7-8.8 GHz),三个频段中心对应的最大增益分别为8.3、9.8和6.3 d Bic。该天线具有定向辐射、宽带和增益高的优点,可为平面集成、宽带卫星通信天线设计提供一种新的方案。2.设计了一款工作在C/X波段的宽带双频段圆极化天线,该天线在低频段能够辐射左旋圆极化波,而在高频段能够辐射右旋圆极化波。天线通过两个垂直I型缝隙分别激励正交模TM和TM,实现了端口隔离和独立的频率调谐。此外,通过引入寄生结构来构建多谐振回路,使天线在6 GHz和8.5 GHz上的阻抗带宽和增益同时得到了显著提升。该设计的另一个优点是两个工作频段的频率比(FR)为1≤f/f≤1.5,对于方形贴片,FR可等于1。测试结果表明,该天线在两个频段上的阻抗带宽均超过20%,在6 GHz的3 d B轴比带宽为10%,在8.5 GHz为16.5%。该天线在两个频段具有相反的圆极化旋向,可分别用于信号的接收和发射,测量增益分别为9.3 d Bic和10.1 d Bic,有望在双工通信或极化复用等无线应用中发挥积极作用。

关键词：多频段微带天线馈电网络顺序旋转阵列圆极化

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应用于毫米波通信系统的阵列天线研究

应用于毫米波通信系统的阵列天线研究

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作者：王开宇西安电子科技大学

学位级别：硕士

现代无线通信系统的频谱资源日趋紧张,新一代通信系统的工作频段正朝着毫米波与太赫兹方向发展。毫米波通信系统与微波通信系统相比,具有小型化和宽带化特点,需要应用新型天线技术来满足系统发射和接收需求。全双工天线可以使收发天线... 详细信息

现代无线通信系统的频谱资源日趋紧张,新一代通信系统的工作频段正朝着毫米波与太赫兹方向发展。毫米波通信系统与微波通信系统相比,具有小型化和宽带化特点,需要应用新型天线技术来满足系统发射和接收需求。全双工天线可以使收发天线在同一频段工作,有效增加频谱效率。而多波束天线可以在同一辐射口径上产生多个高增益的波束覆盖指定区域实现频率复用,增大可用带宽,从而大幅提高通信容量。以上两种天线均适用于新型毫米波通信系统,本文设计了以上两种形式的阵列天线,主要研究内容如下:1.针对60GHz无线传输芯片的全双工通信系统,设计了一款单向圆极化的全双工天线。首先设计了一款基于背腔缝隙天线的双极化天线单元,采用TE和TE这两个正交模式作为两个不同极化的工作模式,可以有效减小交叉极化,此外,天线采用分层馈电结构,进一步加强了两端口间的隔离度,可以达到34d B。基于上述双极化天线单元,设计了顺序旋转圆极化天线阵列,4个天线单元以阵列的相位中心为原点,依次旋转90°分布以实现右旋圆极化。使用相位控制的方法设计发射和接收天线的馈电网络以使收发天线的自干扰抑制提高。将馈电网络与天线阵列结合起来,实现了单圆极化全双工天线阵列,收发天线工作时的口径相同,且具有较高的隔离度,在63.3到64.5GHz工作频段内超过37d B,峰值为56d B。接收天线与发射天线均能实现较好的右旋圆极化性能。2.针对通信系统内需要天线降低异频干扰,且减轻系统前端滤波器压力的需求,提出了一种基于磁电偶极子的滤波天线单元,中心频率为25.3GHz,相对带宽为11.4%,基于3种不同原理实现了3个辐射零点,分别为19.4GHz,21.09GHz,29.77GHz。天线的E面和H面的方向图比较相似,主极化增益最高能够达到6.1d Bi,交叉极化水平低于-30d B,后向辐射较低,具有优秀的辐射特性。对滤波天线进行了加工与测试,测试结果与仿真结果较为一致。3.针对5G毫米波通信系统中多波束天线需要产生奇数个波束的需求,本文设计了一种非对称的3×3 Butler矩阵,分析了其原理,并采用非对称SICL传输线的形式设计了各器件,最终实现了一个可以在24-27GHz带宽内稳定工作的Butler矩阵。基于上述滤波天线单元,设计了1×3的线阵,并与3×3 Butler矩阵级联,实现了可以辐射3个波束的多波束天线,所实现的多波束天线中心频率为25.4GHz,相对带宽10.4%,整个工作频带内波束覆盖范围约为110°,对于不同的波束指向及不同的工作频点,其增益可达9.1d Bi。对多波束天线进行了加工与测试,测试结果与仿真结果基本吻合。实验结果表明,所提出的3×3 Butler矩阵具有和4×4 Butler矩阵相当的波束覆盖范围,但所占面积更小,且所实现的性能能够满足5G通信系统中对多波束天线的要求。

关键词：全双工天线顺序旋转阵列多波束天线巴特勒矩阵滤波天线

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