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一种具有极化/方向图分集的新型宽带环形天线 Correspondence

孙莉1,周世钢1,张关喜2,孙保华3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第6期页码 975-983 doi: 10.1631/FITEE.2100421

摘要：

提出一种应用于极化/方向图分集的新型宽带环形天线。该天线由8个环形排列的印刷偶极子天线组成，相邻偶极子臂交叠排列以实现容性加载。与传统环形阵列天线不同，本文首次提出相邻两个单元抽取式激励的馈电方式，并证明此方法可保持天线的宽带特性。在该环形天线的口径下，具有4个独立馈电端口，因此可通过适当的馈电网络实现极化/方向图分集特性。以该环形天线为例，设计了一个宽带双极化环形天线。为在Z方向上实现两个具有最大辐射的正交线极化，周期性地提取两个相邻单元，并通过一个端口馈电。由于所提天线是空心的，它可以作为多频带共用孔径天线单元应用。仿真和测试结果表明该天线的两个正交极化同时具有电压驻波比小于2的50.5%（1.04–1.82 GHz）工作带宽，端口间隔离度小于23 dB。

关键词：环形天线；宽带天线；极化分集；方向图分集

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面向高速机载通信系统的水平全向天线分集系统 Article

张永健, 李越, 张伟泉, 张志军, 冯正和

《工程（英文）》 2022年第11卷第4期页码 72-79 doi: 10.1016/j.eng.2020.10.014

摘要：

本文提出了一种由电磁学与空气动力学协同设计的水平全向双极化天线，可用于高速机载分集系统。天线主体结构包含探针馈电的金属腔和微带线馈电的横槽，可分别实现水平极化与垂直极化。此外，设计的双层超表面结构可作为人工磁导体边界，不仅尺寸紧凑，而且使天线具备可直接安装金属机身的能力。为提升天线流体力学性能，在天线表面贴附一楔形块结构，用于降低风阻。针对本文所提出的天线进行设计验证，实测结果与仿真结果一致。垂直极化的工作带宽在2.37~2.55 GHz的范围内，水平面方向图的增益不圆度为3.67 dB；水平极化的工作带宽在2.45~2.47 GHz的范围内，增益不圆度为3.71 dB。本文所提出的天线分集系统兼具电磁学与空气动力学的性能优势，在高速机载通信应用中表现出优良潜力。

关键词：天线分集系统空气动力学电磁学水平全向辐射高速机载通信

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面向三频WiFi应用的分集玻璃天线 Article

胡鹏飞, 梁国华, 陆贵文, 潘咏梅, 郑少勇

《工程（英文）》 2023年第23卷第4期页码 157-169 doi: 10.1016/j.eng.2022.09.011

摘要：

本文研究了两种新型极化和方向图分集玻璃介质谐振器天线（DRA），均适用于三频段（2.4 GHz、5.2 GHz和5.8 GHz）无线保真（WiFi）应用。通过比较这两种分集DRA以及一种新的空间分集玻璃DRA，研究了哪种类型的分集天线最适合WiFi 路由器应用。同时，将这三种分集玻璃DRA还与商用空间分集单极子对进行了比较，以衡量玻璃DRA在WiFi 路由器应用中的性能。本文在极化分集天线中，提出了双端口馈电方案来激发不同的DRA模式。在方向图分集设计中，引入了堆叠DRA来拓宽锥形和宽边辐射模式的带宽。实验制作了这三种新型分集天线，并测量了三种分集玻璃天线和参考空间分集单极天线的误码率（BER），并对结果进行了比较和讨论。结果表明，极化分集全向DRA的误码率最为稳定。

关键词： WiFi多频天线玻璃介质谐振器天线多输入多输出

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极化可编程阵列天线 Article

陈定昭, 刘颜回, 李明, 郭攀, 曾卓, 胡俊, Y. Jay Guo

《工程（英文）》 2022年第16卷第9期页码 100-114 doi: 10.1016/j.eng.2022.03.015

摘要：

可重构天线技术是未来无线通信和传感系统中的一项重要的技术。众所周知，采用线极化（LP）可重构天线作为通信单元，可以从一组LP状态中选择更优的极化状态，从而提高通信链路的质量。本文提出了极化可编程的可重构天线阵列新概念，该阵列由多个具有有限极化数目的可重构天线单元组成。通过对所有的阵列单元的极化状态进行编程并采用一个新的优化策略对极化状态进行优化，证明了该阵列可以在矢量方向图中实现任意期望的LP，同时精确控制副瓣和交叉极化电平（XPL），从而完美匹配所需的通信信号的极化

关键词：阵列天线极化可编程天线可重构天线

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基于遗传算法的单脉冲阵列天线优化

王宏建,高本庆,刘瑞祥

《中国工程科学》 2002年第4卷第5期页码 84-87

摘要：

采用遗传算法来优化单脉冲阵列天线的和、差方向图和方向性系数。在天线阵综合时，若不考虑差方向图和方向性系数的影响，所进行的方向图优化仅仅显示出和方向图的特性，对单脉冲阵列天线追踪目标的精度和作用距离没有保证。而在天线阵综合时兼顾和、差方向图以及方向性系数的优化，既可使得天线能发现目标，并使天线能准确对目标实施准确角跟踪，提髙雷达的跟踪和作战性能。

关键词：单脉冲阵列天线遗传算法方向图方向性系数

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一种高增益、宽频带的毫米波双极化法布里—佩罗天线

郭庆毅,黄衡

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第4期页码 599-608 doi: 10.1631/FITEE.2000514

摘要：宽带高增益毫米波天线作为通信传播和电子设备之间的接口，为补偿通信系统的路径损耗、提高数据传输提供了保障。本文提出一种高增益、宽频带的毫米波双极化法布里—佩罗天线，采用宽带的双极化馈源、近似椭圆抛物面的反射地板以及全对称的集成菲涅尔环的单层部分反射表面，实现了宽带高增益的双极化毫米波法布里—佩罗天线设计，为毫米波天线应用和未来通信系统以及通信方案的创新奠定基础所提出的天线结构由宽带双极化馈电源、准抛物面反射面和集成菲涅尔环的部分反射表面组成。宽带馈电源是一个3层介质层结构，具有垂直极化和水平极化的2个馈电端口，其辐射器是一个电磁偶极子。此馈电源采用磁电偶极子的辐射体结构实现宽带的特性，通过十字形馈电缝隙提高两个极化之间的极化隔离度，形成宽带高隔离度的毫米波双极化馈电源。为验证上述设计方法和理念，对所设计的天线进行加工制造以及测量。测试结果表明，此天线的垂直极化和水平极化的峰值增益分别为18.4和17.6 dBi，两种极化的阻抗匹配带宽为14％。

关键词：双极化；法布里—珀罗腔天线；与菲涅耳带透镜集成的部分反射面；毫米波波段；高增益；宽带

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堆叠排列基于衬底集成波导腔体的半圆型贴片天线用于带有滤波效应的宽带圆极化 Correspondence

姚奕彤,董刚,朱樟明,杨银堂

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第5期页码 759-766 doi: 10.1631/FITEE.2200398

摘要：文章提出一种应用于 X 频段和 Ku 频段卫星无线通信的带有滤波效应的新型宽带圆极化天线。该结构包含一个驱动层（同时也是滤波层）以及一个堆叠层（同时也是圆极化层）。引入倒角贴片作为堆叠元件，具有同时实现圆极化和拓宽工作带宽的能力。使用多层印制电路板（PCB）工艺制作了一个尺寸为0.8λ0×0.71λ0×0.16λ0的紧凑原型进行演示。此外，还获得了 8.9 dBic 的左旋圆极化峰值增益，大于 7 dBic 的带内平均左旋圆极化增益，以及良好的频率选择性。

关键词：圆极化；滤波效应；贴片天线；衬底集成波导

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一种用于用户端设备且工作在2G/3G/4G/IMT/5G频段的小型化超宽带交叉振子天线 Correspondences

郭景丽1,崔伦1,刘英1,孙保华1,李肖锋2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第2期页码 339-345 doi: 10.1631/FITEE.2000456

摘要：设计了一种用于用户端设备（CPE）且工作在2G/3G/4G/IMT/5G频段的小型化超宽带交叉振子天线。单个交叉振子的双臂由阶梯型枝节组成，天线的带宽不但能够通过选择阶梯型枝节的阶数来控制，还可以通过延伸枝节末端来展宽。偶极子通过连接在同轴线上的微带枝节来馈电。此外，通过在交叉振子下方增加开缝的寄生贴片，天线整体的带宽能够扩展到5G sub-6 GHz频段。此外，对天线结构进行了加工和测试。结果表明天线的10 dB相对带宽为147.3 %（0.77–5.07 GHz），双端口之间的隔离度优于20 dB。

关键词： 5G；交叉振子；双极化天线；终端天线；超宽带

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用于5.8 GHz WBAN应用的方向图可重构天线阵列

杨凌升,王斌,李雅洁

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第9期页码 1357-1365 doi: 10.1631/FITEE.2200542

摘要：本文提出一种适用于5.8 GHz WBAN应用的方向图可重构天线阵列。天线阵列由辐射组件和控制网络组件组成。辐射组件包括4个平面F型天线，它们位于上层的4个角上，彼此逆时针旋转90°。控制网络组件位于底层，包括一个4端口可控网络。通过控制集成在可控网络中的PIN二极管，可以获得与人体表面相切的全向辐射图和与人体表面垂直的定向辐射图。我们测量了阵列安装在人体或前臂假体上时的阻抗带宽、辐射模式和增益，实验结果与仿真结果一致。

关键词：无线体域网方向图可重构 PIN二极管控制网络比吸收率

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基于高介电常数超表面透镜调制的性能增强对跖Vivaldi天线 Research Article

潘少鹏1,林铭团2,亓琳1,陈攀1,冯杨1,李高升1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第12期页码 1551-1684 doi: 10.1631/FITEE.2100139

摘要：设计了工作频段为2～20 GHz的超表面单元以增强对跖Vivaldi天线的增益和辐射性能。设计的超表面单元结构简单、超宽带性能稳定、介电常数高，可独立调制两个极化电磁波。分析了单元上的电流分布，并提取等效电磁参数，以验证超表面单元对x极化电磁波和y极化电磁波进行独立调制的能力。设计的超表面单元被集成到对跖Vivaldi天线的口径中形成超表面透镜，用于引导电磁波传播。提出两种超表面透镜，将它们分别集成到对跖Vivaldi天线中衍生出天线Ant1和Ant2，并从电场幅度和相位角度分析透镜对电磁波的调制作用，进而得到最终设计方案。根据优化设计结果，加工并测试对跖Vivaldi天线和提出的天线Ant2，测试与仿真结果吻合良好。Ant2测得的阻抗带宽基本覆盖2～18 GHz频段，与传统对跖Vivaldi天线相比，提出的天线Ant2增益提高0.6～3.7 dB，副瓣电平大大降低，方向性也得到明显改善。

关键词：对跖Vivaldi天线；超宽带；高介电常数；双极化；超表面透镜

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使用猫群算法优化线性天线阵列的最佳阵因子辐射方向图：电磁仿真验证 Article

Gopi RAM, Durbadal MANDAL, Sakti Prasad GHOSHAL, Rajib KAR

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 570-577 doi: 10.1631/FITEE.1500371

摘要：本研究进行了微带贴片天线线性阵列的优化设计。通过猫群算法（Cat swarm optimization, CSO）优化天线阵列辐射方向图的各控制参数。通过优化每个单元的激励电流权重和阵元间隙获得各向同性天线单元阵列的最佳辐射方向图。以12、16和20单元的天线阵列为例，运用MATLAB进行阵列优化设计，采用CST-MWS对设计结果进行仿真验证。由仿真结果可见，CSO能给出微带贴片天线线性阵列的最优设计。

关键词：贴片天线；线性天线阵列；猫群优化（CSO）；旁瓣水平（SLL）

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基于玻璃集成无源器件工艺的60-GHz小型化宽带超表面天线 Research Articles

Hai-yang XIA, Jin-can HU, Tao ZHANG, Lian-ming LI, Fu-chun ZHENG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 174-181 doi: 10.1631/FITEE.1900453

摘要：提出一种面向封装天线应用的60-GHz小型化宽带超表面天线。基于玻璃集成无源器件制造技术，采用共面波导馈电环形谐振器表征玻璃基板的材料特性。该天线于高介电常数玻璃基板上设计以实现天线小型化。在TM10模式下，贴片单元之间的间隙使该天线贴片辐射孔径得以减小。该天线在结构上采用共面波导馈电，进而激励蝶形缝隙，最终耦合激励位于天线上表面的超表面贴片。该天线可同时支持TM10模和反相TM20模，从而提升带宽性能。经过设计、优化及加工，该天线的辐射贴片尺寸为0.31λ0×0.31λ0，厚度为0.06λ0。采用基于探针结构的天线测量装置完成该天线测试，测试结果显示天线带宽为53.3～67 GHz。在60 GHz频点处，该天线增益测量值约为5 dBi。

关键词： 60 GHz；封装天线；共面波导馈电环形谐振器；玻璃集成无源器件；超表面天线；小型化天线

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适用于60 GHz应用的新型宽带高效毫米波天线阵列分析和设计 Research Articles

Kai-lai WU, Yuan YAO, Xiao-he CHENG, Jun-sheng YU, Tao YU, Xiao-dong CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 128-143 doi: 10.1631/FITEE.1900461

摘要：提出一种适用于60 GHz应用且具有灵活设计的毫米波天线阵列。通过简单地改变天线阵列的辐射部分，可将天线阵列调整为线极化或圆极化。通过采用低插入损耗馈电网络和宽带天线单元，可实现高增益、宽带和高辐射效率特性。对于线性极化天线阵列，仿真结果表明，2×2天线子阵列的阻抗带宽达到21.6%，最大增益达到15.1 dBi，并且在工作带宽内波动小于0.4 dBi。对于8×8线极化天线阵列，仿真结果显示带宽为21.6%，增益为（26.1±1） dBi，天线效率超过80%。对于8×8圆极化天线阵列，仿真结果表明，阻抗带宽为18.2%，轴比（AR）带宽为13.3%。同时进行了天线阵列实物加工测试，并比较和分析结果。

关键词： 60 GHz；天线阵列；线极化；圆极化；毫米波

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用于卫星跟踪的加载顺序馈电网络的宽带高增益北斗天线 Research Article

邓卓林1,田中玉1,段晨贺1,肖培1,刘柱2,李高升1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第10期页码 1471-1481 doi: 10.1631/FITEE.2200244

摘要：北斗三号卫星导航系统于2020年正式启用，为全球人民带来高性能服务的同时，导航系统也对北斗天线的设计提出更高要求。本文提出一种宽带圆极化高性能北斗天线。该天线通过四端口顺序馈电网络实现宽带圆极化辐射，馈电网络从1.05 GHz到1.80 GHz的相位不平衡度小于7°。制造的天线在整个全球导航卫星系统（GNSS）频带上的回波损耗大于13 dB，轴比< 3 dB，右旋圆极化增益（RHCP）在GNSS低频段大于4 dB，在高频段可达7.1 dB以上。本文天线尺寸为120 mm×120 mm×20 mm，即0.54λo×0.54λo×0.09λo，其中λo是中心频率波长。设计的天线连接到GNSS接收机上搜索到12颗北斗卫星，GNSS信号的信噪比( )大于30 dB。这种高性能天线将为人们提供高质量的定位服务。

关键词：北斗天线；宽带圆极化辐射；四端口顺序馈电网络；全球导航卫星系统（GNSS）接收机；卫星跟踪

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一种改进的用于加载微型航天器小型化超宽带多共振贴片天线的新型H形裂环谐振器超材料 Article

Parul DAWAR, N. S. RAGHAVA, Asok DE

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第11期页码 1883-1891 doi: 10.1631/FITEE.1601193

摘要：本文就超材料方向和位置的变化对不同配置下的贴片天线进行了分析。结果表明，新型超材料天线实现了性能优化，表现为9 dB的可观增益，77 GHz的带宽，100%的辐射效率，以及有源区65%的面积缩减。二阶分形超材料天线尺寸降至1/21，从而实现了高度小型化。该研究为急需小尺寸尖波束的通信领域提供了一种解决方案。

关键词：超宽带；天线；超材料