阵列天线的特性研究及典型案例设计方案汇总

电子工程师 2018-05-03 6696

RF/无线

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描述

阵列天线就是天线研究的一种新方向，所谓阵列天线不是简单的将天线排成我们所熟悉的阵列的样子，而是它的构成是阵列形式的。就发射天线来说，简单的辐射源比如点源，对称振子源是常见的构成阵列天线的辐射源。它们按照直线或者更复杂的形式，根据天线馈电电流，间距，电长度等不同参数来构成阵列，以获取最好的辐射方向性。这就是阵列天线的魅力所在，它可以根据需要来调节辐射的方向性能。由此产生出了诸如现代移动通信中使用的智能天线等。我相信，在不久的将来，这些高技术含量的天线将会带给我们同样高质量的通信环境。

波导馈电微带共形天线阵设计

本文利用波导微带混合馈电方式设计了Ku波段微带共形阵列天线，串馈微带线阵与圆柱面共形，波导网络通过对称双缝耦合对微带线阵激励，对称耦合双缝的采用有效抑制了耦合缝的辐射，提高天线极化纯度。实验结果表明天线性能优良。

LabVIEW与MATLAB混合编程在数字天线阵列测试中的应用

LabVIEW在数值处理分析和算法工具等方面效率低、功能简单，不能满足工程上多方面的需求。而MATLAB因其强大的数学处理功能，特别是矩阵运算功能而广泛应用于工程分析。MATLAB的缺点是不方便实现实时操作和控制。因此在某接收数字天线阵列系统测试过程中，将LabVIEW和MATLAB结合运用，实现优势互补，完成了测试过程中数据采集、通道监视和最后验证等工作，为系统测试带来极大便利。

WCDMA中LMS自适应天线阵的硬件实现

本文中自适应天线基于新一代的数字信号处理器TMS320C6701，采用高速A/D技术和零中频射频I/Q调制解调器，结构简单，复杂度低，适于用作基站的接收天线。该天线阵选用的自适应波束形成算法复杂度低，运算量小，虽然有收敛慢的缺点但是因为运算是码片级的，仍可以在较短的时间收敛。

用于MIMO系统的三频段天线阵

本文侧重研究多频天线，特别是覆盖较低工作频段的多频天线，其中介绍的天线阵实现3个频段（885～915 MHz，1 760～1 870 MHz和2 450～2 510 MHz）的工作特性，最低频段可以覆盖到900 MHz，并给出了多频天线的工作特性。介绍一个可用于MIMO的二元PIFA天线阵，其中每个天线单元工作于3个频段。提出了两种方法来减小天线间的隔离度。一种是使用悬空且和两个天线相连的连接带。另外一种是使用FR4材料以及小地板。

一种双馈正交极化天线阵的设计

本文采用微带线和缝隙耦合分别激励单片矩形贴片的两个正交基模模和辐射，贴片与馈电网络结构的对称性保证了两种馈电端口很好的隔离度，实现正交极化时具有好的隔离度，形成圆极化时得到好的轴比；同时馈电网络位于不同层，因此易于组成大阵列。首先对工作于8.64GHz的双馈单元天线设计，然后设计了两种4´4的天线阵，用于研究两个馈源之间的隔离度和形成圆极化时的轴比。

采用印刷振子的赋形天线阵

印刷振子天线由于其独特的结构而具有许多优点：剖面薄、体积小、重量轻，具有平面结构，易于与载体共形，馈电网络可与天线集成，适用于印刷电路批量生产等，已经成为集成化天线的主角。在现代雷达及通信系统的应用中，由印刷阵列天线来实现所要求的波束形状已成为主流方向之一，因此对它的研究具有重要的意义。

平板端射天线阵馈电特性的研究

针对相控阵平板端射天线，本文主要做了有关天线单元耦合情况分析的研究，采用了计算仿真与实验测试相结合的方式，在轴向排列，横向排列，周边排列三种不同角度上逐次分析阵中单元的辐射特性变化以及耦合影响的原因，通过实际测试的结果进行对比，验证了计算仿真结果的正确性，同时也发现了一些不如预期的问题。本文还发现了单元处于阵中和处于自由空间条件差异时，s11相位和输入阻抗变化的趋势和规律。

双极化开槽天线阵列驻波畸点的研究

本文研究开槽天线阵列单元谐振的形成区域有两个，即单元间形成的腔体和单元内部介质区域。通过在单元上加入金属过孔，消除了介质区域造成的谐振。通过大量计算仿真，发现在一个波长（指介质中的波长）内至少有七个过孔是必要的。少于此数目，不能有效的消除谐振；多于此数目，驻波变化不大。微带馈电线的电流分布在其边缘，所以在馈电线边缘加上金属过孔有利于消除馈电线电流与介质区域谐振之间的冲突。

由正六边形复合空馈子阵组成的高增益宽频带印刷天线阵

本文采用先设计CAFA作为子阵单元，再由若干子阵组合成大型阵列天线的方案，在保有较宽频带的同时提高了增益。结构上采用正六边形轮廓的子阵设计，在其FSS盖板和AMC基板上也采用正六边形的网格布局；用七个正六边形的子阵组成蜂窝形的大阵；并且选用层叠式贴片辐射器作为馈源，借以改善波瓣图的对称性。经仿真分析和优选，设计出包含了子阵间馈电网络的大型CAFA天线，同时满足了高增益和宽频带的要求。

小型化GPS锥面共形天线阵的研制

本文研究了小型化GPS锥面共形天线阵，文中通过调整单元的输入阻抗解决了天线馈线由于过细易折断的问题，并进一步缩小了单元尺寸且在阵元耦合强烈的情况下保证了中心频率，而且稳定了天线的辐射性能，实现了水平全向辐射的工程要求。我们研制出了共形在弹头锥体上的小型化GPS共形天线阵实验样机，并进行了实测，其测量结果研究成果可应用于工程实际，且具有很高的实用价值和推广价值。

基于耦合线左右手复合传输线的频扫天线阵设计

本文提出一种新型频扫天线阵列，利用耦合线左右手复合传输线构成串行馈电网络，可以扩展天线阵的频带范围，降低损耗、提高天线阵的增益，并且具有很大的角度扫描范围。天线阵各阵元采用非均匀馈电方式，可以降低天线的旁瓣电平。本文设计的八元频扫天线阵列，在工作频带内扫描角度可达到-40°~10°，增益14dB，旁瓣电平低于-20dB。

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