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基于T型谐振器的抗干扰矩形波导缝隙阵列天线设计

陈雪盟 梁仙灵 张晓汉 李洪吉 耿军平 金荣洪 汪伟

陈雪盟,梁仙灵,张晓汉,等. 基于T型谐振器的抗干扰矩形波导缝隙阵列天线设计[J]. 电波科学学报,xxxx,x(x): x-xx. DOI: 10.12265/j.cjors.2021216
引用本文: 陈雪盟,梁仙灵,张晓汉,等. 基于T型谐振器的抗干扰矩形波导缝隙阵列天线设计[J]. 电波科学学报,xxxx,x(x): x-xx. DOI: 10.12265/j.cjors.2021216
CHEN X M, LIANG X L, ZHANG X H, et al. Design of anti-interference rectangular waveguide slot array antenna based on T-shaped resonators[J]. Chinese journal of radio science,xxxx,x(x): x-xx. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021216
Citation: CHEN X M, LIANG X L, ZHANG X H, et al. Design of anti-interference rectangular waveguide slot array antenna based on T-shaped resonators[J]. Chinese journal of radio science,xxxx,x(x): x-xx. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021216

基于T型谐振器的抗干扰矩形波导缝隙阵列天线设计

doi: 10.12265/j.cjors.2021216
基金项目: 国家自然科学基金(61801447)
详细信息
    作者简介:

    陈雪盟:(1997—),女,河南新乡人,硕士研究生,主要研究方向为抗干扰波导缝隙阵列天线和超宽带天线等

    梁仙灵:(1978—),男,浙江人,副教授,主要研究方向为涡旋电磁波传播及天线设计、时间调制/4D天线阵列及其应用、抗干扰天线和阵列、有源集成天线和阵列、超宽带宽角扫描相控阵等,发表相关学术刊物及会议论文300多篇

    张晓汉:(1994—),男,河北人,博士研究生,主要研究方向为抗干扰天线和相控阵天线等

    李洪吉:(2000—),男,湖南人,硕士研究生,主要研究方向为滤波天线、超宽带天线等

    耿军平:(1972—),男,陕西人,副教授,博士生导师,主要研究方向为相模天线、纳米天线、薄壁承载天线、瓦片式毫米波有源集成阵列、广义阵列和阵列信号处理等

    金荣洪:(1963—),男,江苏人,教授、博士生导师,IEEE Fellow,主要研究方向为现代天线技术、电磁计算方法、阵列信号处理、微波集成电路等

    汪伟:(1969—),男,华东电子工程研究所研究员,博士,中国电子学会高级会员,研究方向为雷达相控阵天线和微波毫米波系统

    通讯作者:

    梁仙灵 E-mail: liangxl@sjtu.edu.cn

Design of anti-interference rectangular waveguide slot array antenna based on T-shaped resonators

  • 摘要: 介绍了一种抗干扰矩形波导缝隙阵列天线的设计方法. 通过在矩形波导下壁引入周期性的T型谐振器,有效提升了天线的抗干扰能力. 仿真、设计并加工了一款基于T型谐振器的四缝隙矩形波导缝隙阵列天线. 测试结果表明,该天线的−10 dB阻抗带宽为10.3%(5.5~6.1 GHz),增益为11.5~12.8 dBi,口径效率为72.1%~87.3%。与传统矩形波导缝隙阵列天线相比较,本文设计天线在抑制频段 7.9~9.6 GHz的抗干扰能力提升了32.2~69.3 dB,适用于多频段、多任务的无线通信、雷达系统等.
  • 图  1  基于T型谐振器的矩形波导及其等效电路

    Fig.  1  T-shaped resonator-based rectangular waveguide and its equivalent circuit

    图  2  基于T型谐振器的矩形波导的色散图

    Fig.  2  Dispersion diagram of the T-shaped resonator-based rectangular waveguide

    图  3  通、阻带分布随T型谐振器的不同参数变化

    Fig.  3  Distributions of passband and stopband vary with different parameters of T-shaped resonator

    图  4  基于T型谐振器的矩形波导和传统矩形波导在5.8 GHz和8.5 GHz处的内部电场分布

    注:两幅图的上部分为基于T型谐振器的矩形波导,下部分为传统矩形波导

    Fig.  4  Inner electric field distributions at 5.8 GHz and 8.5 GHz of the T-shaped resonator-based and traditional rectangular waveguides

    图  5  基于T型谐振器的矩形波导与传统矩形波导的传输系数

    Fig.  5  Transmission coefficients of the T-shaped resonator-based rectangular waveguide and traditional waveguide

    图  6  基于T型谐振器的矩形波导的上表面内壁电流分布

    Fig.  6  Inner upper current distribution of the T-shaped resonator-based rectangular waveguide

    图  7  抗干扰天线和参考天线结构图

    Fig.  7  Configuration of the anti-interference and reference antennas

    图  8  抗干扰天线与参考天线仿真的端口反射系数

    Fig.  8  Simulated reflection coefficients of the anti-interference and reference antennas

    图  9  抗干扰天线与参考天线5.8 GHz处的远场辐射方向图

    Fig.  9  Simulated radiation patterns at 5.8 GHz of the anti-interference and reference antennas

    图  10  抗干扰天线与参考天线仿真的增益曲线

    Fig.  10  Simulated realized gains of the anti-interference and reference antennas

    图  11  抗干扰天线加工实物图

    Fig.  11  Fabricated anti-interference antenna

    图  12  天线外场测试环境及测试装置

    Fig.  12  Antenna open field measuring environment and measuring devices

    图  13  抗干扰天线仿真和测试端口反射系数

    Fig.  13  Simulated and measured reflection coefficients of the anti-interference antenna

    图  14  抗干扰天线仿真和测试H面辐射方向图

    Fig.  14  Simulated and measured H-plane radiation patterns of the anti-interference antenna

    图  15  抗干扰天线仿真和测试增益曲线

    Fig.  15  Simulated and measured realized gains of the anti-interference antenna

    表  1  抗干扰天线与参考天线参数取值

    Tab.  1  Dimensions of the anti-interference and reference antennas mm

    天线ablSwSdλgt1
    抗干扰天线28.512.626.32.43.072.61.5
    参考天线37.119.025.43.87.072.61.5
    下载: 导出CSV

    表  2  抗干扰波导缝隙阵列天线性能对比

    Tab.  2  Comparison with other anti-interference antennas

    文献滤波集
    成位置
    材质阵元
    数目
    −10 dB阻抗
    带宽
    剖面
    高度
    口径尺寸
    (λ02)
    抑制频带带宽抑制水平/dB效率
    [10]馈电波导金属169.6%0.51λ0/14.9%≥30.087.5%
    [12]馈电波导金属2562.3%、2.2%0.95λ017.65×17.65/≥50.060.0%
    [13]辐射波导介质、金属65.6%0.33λ00.67×4.908.9%40.1~62.568.9%
    [14]辐射波导金属47.3%0.28λ00.70×3.3010.8%41.0~61.557.4%
    [15]辐射波导金属84.0%0.40λ00.79×4.593.5%26.6~38.083.6%
    本文辐射波导金属410.3%0.24λ00.55×3.1619.4%56.4~80.587.3%
    注:①λ0是天线中心频率对应的自由空间波长;②双工器的两个工作频带.
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-13
  • 录用日期:  2021-11-09
  • 网络出版日期:  2021-11-09

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