CN109167162B - 一种宽带相控阵天线单元及其辐射方法 - Google Patents
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Abstract
一种宽带相控阵天线单元及其辐射方法，通过馈电同轴接头将外部射频信号馈入宽带相控阵天线单元，馈入的外部射频信号分别在环形辐射器及环形辐射器、匹配枝节和附加谐振枝节构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器上的电流在工作频率的高频形成谐振，环形辐射器、匹配枝节和附加谐振枝节构成的配合上的电流则在工作频率的低频形成谐振，两个谐振点的产生有效地增加了天线单元的带宽，其产生的电磁波均通过宽带相控阵天线单元辐射到自由空间中；通过匹配枝节与环形辐射器配合改变宽带相控阵天线输入阻抗的大小，从而实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；本发明可广泛应用于星载、机载、弹载和地面终端等移动平台的相控阵天线。
Description
技术领域
本发明涉及一种宽带相控阵天线单元及其辐射方法，可用于天线特别是宽带宽角扫描天线领域，属于电磁辐射技术领域。
背景技术
高集成度相控阵天线具有波束捷变、可靠性高等优点，可广泛应用各类移动无线平台。为了提高系统容量、输出传输速率等要求，天线需要具有宽带特性。如未来卫星通信系统中使用的Ka频段相控阵天线，天线带宽需要达到10％。
微带天线具有剖面低、重量轻等优点，在工程领域有着十分广泛的需求。微带环形天线是一种小型化的微带天线单元，在减小传统微带贴片天线尺寸的同时(当微带环形天线和微带贴片天线工作在相同的谐振频率时，微带环形天线的尺寸约为微带贴片天线尺寸的一半)，又有效地减少了阵列中天线单元之间的表面波耦合，能很好地改善相控阵天线的宽角扫描特性。然而微带天线的带宽一般都比较窄，特别是小型化的微带环形天线，其带宽仅为传统微带天线的30％左右，这就意味着微带环形天线的带宽只能达到1％～3％，极大地限制了微带环形天线在实际工程中的应用。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种小型化的宽带相控阵天线单元及其辐射方法，解决了小型化相控阵天线单元在应用中的带宽问题，使相控阵天线具有宽带宽角扫描特性。
本发明解决的技术方案为：一种宽带相控阵天线单元，包括：介质基片(5)，环形辐射器(1)，匹配枝节(2)，附加谐振枝节(3)，馈电同轴接头(4)；
环形辐射器(1)位于介质基片(5)的一侧上，匹配枝节(2)与附加谐振枝节(3)位于介质基片(5)上，馈电同轴接头(4)的内导体穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连；
介质基片(5)用于支撑环形辐射器(1)、匹配枝节(2)、附加谐振枝节(3)；
环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，能够接收或发射电磁波信号；
匹配枝节(2)与环形辐射器(1)配合，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；
附加谐振枝节(3)与环形辐射器(1)，匹配枝节(2)配合，形成所需的谐振频率，并天线带宽展宽到所需要的带宽。
馈电同轴接头(4)用于将外部射频信号馈入宽带相控阵天线单元，馈入的外部射频信号分别在环形辐射器(1)及环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器(1)上的电流在工作频率的高频形成谐振转换成相应频率的电磁波，同时环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率的低频形成谐振转换成相应频率的电磁波，产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中。
介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括两层金属层和一层介质层，介质层位于两层金属层之间，其中一层金属层作为上表面，上表面上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)；在同一层金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)。
介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括三层金属层和两层介质层，相邻两层金属层之间为一层介质层，相邻两层介质层之间为一层金属层，三层金属层依次为上表面层、中间层和下表面层；在中间层的金属层上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)；在上表面的金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)。
介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括三层金属层和两层介质层，相邻两层金属层之间为一层介质层，相邻两层介质层之间为一层金属层，三层金属层依次为上表面层、中间层和下表面层；在中间层的金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)；在上表面的金属层上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)。
环形辐射器(1)的周长为1个介质波长，环形辐射器(1)的形状为圆形或者方形。
匹配枝节(2)为长方形或者圆弧形。
附加谐振枝节(3)为矩形或者锯齿形。
馈电同轴接头(4)，包括内导体、外导体和法兰，内导体为金属探针，法兰通过螺钉固定在介质基片(5)未腐刻环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)的金属层上，内导体一端穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连，另一端与外导体配合形成同轴结构，作为信号输入输出接口。
介质基片(5)为介电常数2.2的聚四氟乙烯玻璃纤维材料。
介质基片(5)采用聚四氟乙烯玻璃纤维、聚酰亚胺、聚乙烯、聚苯乙烯、石英、陶瓷材料。
一种宽带相控阵天线单元的辐射方法，步骤如下：
(一)馈电同轴接头(4)将外部射频信号馈入附加谐振枝节(3)；
(二)步骤(一)馈入的外部射频信号分别在环形辐射器(1)及环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器(1)上的电流在工作频率的高频形成谐振转换成相应频率的电磁波，环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率低频形成谐振转换成相应频率的电磁波；
(三)将步骤(二)同时产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明通过在微带环形天线中引入新的谐振结构使天线的带宽达到了10％。通过这样的结构，该天线会产生两个谐振频率：第一个谐振频率由谐振枝节、阻抗匹配枝节和环形辐射器(微带环形天线)的尺寸决定；第二个谐振频率由环形辐射器(微带环形天线)的尺寸决定。通过调整两个谐振频率之间的频率偏移量，起到了展宽微带环形天线带宽的作用。
(2)本发明的剖面低、重量轻，可以有效减少整个相控阵系统的尺寸和重量，从而易于与移动平台共形，特别是对于微小卫星，重量的减轻十分有利于卫星平台配置更多的载荷，增强卫星功能。
(3)本发明易于形成圆极化，避免了主信号在传输过程和反射信号的叠加相消，减小了传输衰减。
(4)本发明使用的是印刷电路板(PCB)工艺，利于“瓦片式”相控阵系统架构设计的应用，易于集成，减小了连接损耗、降低了天线剖面。
(5)本发明易于批量化生产、成本低，利于未来相控阵天线系统的大规模商用。
附图说明
图1是本发明宽带相控阵天线的结构。
图2是本发明高频工作时的电流分布。
图3是本发明低频工作时的电流分布。
图4是本发明本发明的输入阻抗曲线。
图5是本发明本发明的输入反射系数。
图6是本发明本发明的辐射方向图。
具体实施方式
本发明的一种宽带相控阵天线单元及其辐射方法，通过馈电同轴接头将外部射频信号馈入宽带相控阵天线单元，馈入的外部射频信号分别在环形辐射器及环形辐射器、匹配枝节和附加谐振枝节构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器上的电流在工作频率的高频形成谐振，环形辐射器、匹配枝节和附加谐振枝节构成的配合上的电流则在工作频率的低频形成谐振，两个谐振点的产生有效地增加了天线单元的带宽，其产生的电磁波均通过宽带相控阵天线单元辐射到自由空间中；通过匹配枝节与环形辐射器配合改变宽带相控阵天线输入阻抗的大小，从而实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；本发明可广泛应用于星载、机载、弹载和地面终端等移动平台的相控阵天线。
本发明的相控阵天线具有波束捷变、可靠性高等优点，是未来通信、雷达、数传等无线系统的一个重要载荷，对于通信系统，为提高通信容量，需要宽带天线；对于雷达系统，为提高探测精度和灵敏度，也需要宽带天线；而对于数传系统，为提高数据传输速率，需要宽带天线，因此本发明的宽带相控阵天线单元具有十分迫切的需求。
一种宽带相控阵天线单元，包括：介质基片(5)，环形辐射器(1)，匹配枝节(2)，附加谐振枝节(3)，馈电同轴接头(4)。
环形辐射器(1)位于介质基片(5)的一侧上，匹配枝节(2)与附加谐振枝节(3)位于介质基片(5)上，馈电同轴接头(4)的内导体穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连将外部的射频信号馈入宽带相控阵天线单元。
介质基片(5)用于支撑环形辐射器(1)、匹配枝节(2)、附加谐振枝节(3)；环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)的尺寸与介质基片(5)的介电常数相关。
宽带相控阵天线单元在两个频点构成的频带内工作，环形辐射器(1)在两个频点中的高频点工作，接收或发射电磁波信号；环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，在两个频点中的低频点工作，接收或发射电磁波信号；在两个频点构成的频带内，由环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，进行电磁波信号接收或发射；
环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，能够接收或发射电磁波信号；
匹配枝节(2)与环形辐射器(1)配合实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；优选方案为：匹配枝节(2)将馈电同轴接头(4)馈入的射频信号耦合到环形辐射器(1)，调节匹配枝节(2)与环形辐射器(1)之间的间隙、匹配枝节(2)的长度可以调节耦合能量的大小，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；
宽带相控阵天线单元在两个频点构成的频带内工作，环形辐射器(1)在两个频点中的高频点工作，接收或发射电磁波信号；环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，在两个频点中的低频点工作，接收或发射电磁波信号；优选方案为：在两个频点构成的频带内，由环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，进行电磁波信号接收或发射
环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，能够接收或发射电磁波信号；
匹配枝节(2)与环形辐射器(1)配合实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；(具体配合方法如下：匹配枝节(2)将馈电同轴接头(4)馈入的射频信号耦合到环形辐射器(1)，调节匹配枝节(2)与环形辐射器(1)之间的间隙、匹配枝节(2)的长度能够调节耦合能量的大小，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；优选方案为：调节匹配枝节(2)与环形辐射器(1)之间的间隙增大则耦合能量减小，匹配枝节(2)的长度减小，则耦合能量减小，调节匹配枝节(2)与环形辐射器(1)之间的间隙减小则耦合能量增加，匹配枝节(2)的长度增加，则耦合能量增加。
附加谐振枝节(3)与环形辐射器(1)，匹配枝节(2)配合形成所需的谐振频率，并天线带宽展宽到所需要的带宽，具体方案为：附加谐振枝节(3)与环形辐射器(1)、匹配枝节(2)共同作用在环形辐射器(2)的谐振频率附近形成了一个新的谐振频率，调节附加谐振枝节(3)的长度和宽度、匹配枝节(2)的宽度、匹配枝节(2)与环形辐射器(1)之间的间隙，能够调节新产生的谐振频率与环形辐射器(1)谐振频率之间的频率偏移量，实现相控阵天线单元带宽的展宽；
环形辐射器(1)的周长为1个介质波长，其形状为圆形或者方形；匹配枝节(2)为长方形或者圆弧形；附加谐振枝节(3)为矩形或者锯齿形。
匹配枝节(2)将馈电同轴接头(4)馈入的射频信号耦合到环形辐射器(1)，调节匹配枝节(2)与环形辐射器(1)之间的间隙、匹配枝节(2)的长度可以调节耦合能量的大小，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配。
馈电同轴接头(4)用于将外部射频信号馈入宽带相控阵天线单元，馈入的外部射频信号分别在环形辐射器(1)及环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器(1)上的电流在工作频率的高频形成谐振转换成相应频率的电磁波，同时环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)的电流在其工作频率的低频形成谐振转换成相应频率的相电磁波，产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中。
优选的具体实施例，结合附图，具体如下：
如图1所示，一种宽带相控阵天线单元，工作频率为19～21GHz，带宽为10％，包括：介质基片(5)，环形辐射器(1)，匹配枝节(2)，附加谐振枝节(3)，馈电同轴接头(4)。
介质基片(5)的介电常数优选εr＝2.2，尺寸优选为0.5λ0×0.5λ0(λ0＝c/f0，c为光速：3×10e8m/s；f0为中心工作频率，优选为：20GHz，即介质基片(5)尺寸优选为7.5mm×7.5mm。
环形辐射器(1)的周长为λg1优选为
λ01＝c/f01，f01为高频谐振频率：f01＝f0+BW；λ01表示高频谐振的自由空间波长；BW为天线带宽优选为2GHz，环形辐射器(1)的周长优选为9.～9.5mm，其中以9.2mm为例其对应的电流分布如图2所示。
设环形辐射器(1)与匹配枝节(2)的间隙为g，匹配枝节(2)的宽带为w，附加谐振枝节(3)的长度为l,则优选关系如下：
λg2＝λg1+2×g+2×w+2×l；其中，
λ02＝c/f02，f02为低频谐振频率，f02＝f0-BW；λ02表示低频谐振的自由空间波长；BW为天线带宽：2GHz)，即11.2mm，其对应的电流分布如图3所示。λg1初始的高频谐振频率对应的介质波长，λg2为初始的低频谐振频率对应的介质波长；高频谐振频率为环形辐射器自身的谐振频率，低频谐振频率为环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用形成的谐振频率。低频谐振频率与高频谐振频率作为两个端点形成宽带相控阵天线单元的带宽。
需要注意的是，上述的λg1和λg2为计算得到的初始天线尺寸，由于介质基片(5)，环形辐射器(1)，匹配枝节(2)，附加谐振枝节(3)之间存在相互影响，因此最终尺寸需要根据全波仿真结果做适当的优化，优化后可以优选为λg1＝11mm，λg2＝14.8mm。
仿真得到的输入阻抗曲线如图4所示，其中横坐标代表频率，纵坐标代表输入阻抗值；实线代表输入阻抗的实部，虚线代表了输入阻抗的虚部；理论上当天线谐振时，输入阻抗的实部为波峰，虚部为零。因此可以看到宽带相控阵天线单元最终可以在17.87GHz和22.57GHz形成了两个谐振点。
仿真得到的反射系数幅度曲线如图5所示，其中横坐标代表频率，纵坐标代表反射系数的幅度；当反射系数幅度|S11|<-10dB时，表示天线具有良好的阻抗匹配特性。因此可以看到宽带相控阵天线单元反射系数幅度|S11|<-10dB的范围为18.5GHz至21.2GHz，带宽为13.6％。
仿真得到的辐射方向图如图6所示，其中横坐标代表波束角度范围，纵坐标代表天线的增益；在19-21GHz(10％)频带范围内，天线单元的最小增益为5.8dBi，显著提高。
本发明通过在微带环形天线中引入新的谐振结构使天线的带宽扩展达到了10％。通过这样的结构，该天线会产生两个谐振频率：第一个谐振频率由谐振枝节、阻抗匹配枝节和环形辐射器(微带环形天线)的尺寸决定；第二个谐振频率由环形辐射器(微带环形天线)的尺寸决定。通过调整两个谐振频率之间的频率偏移量，起到了展宽微带环形天线带宽的作用。
本发明的剖面低、重量轻，可以有效减少整个相控阵系统的尺寸和重量，从而易于与移动平台共形，特别是对于微小卫星，重量的减轻十分有利于卫星平台配置更多的载荷，增强卫星功能。本发明易于形成圆极化，避免了主信号在传输过程和反射信号的叠加相消，减小了传输衰减。
本发明使用的是印刷电路板(PCB)工艺，利于“瓦片式”相控阵系统架构设计的应用，易于集成，减小了连接损耗、降低了天线剖面。本发明易于批量化生产、成本低，利于未来相控阵天线系统的大规模商用。
Claims (11)
1.一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)，环形辐射器(1)，匹配枝节(2)，附加谐振枝节(3)，馈电同轴接头(4)；
环形辐射器(1)位于介质基片(5)的一侧上，匹配枝节(2)与附加谐振枝节(3)位于介质基片(5)上，馈电同轴接头(4)的内导体穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连；
介质基片(5)用于支撑环形辐射器(1)、匹配枝节(2)、附加谐振枝节(3)；
环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，能够接收或发射电磁波信号；
匹配枝节(2)与环形辐射器(1)配合，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；
附加谐振枝节(3)与环形辐射器(1)，匹配枝节(2)配合，形成所需的谐振频率，并天线带宽展宽到所需要的带宽；
馈电同轴接头(4)用于将外部射频信号馈入宽带相控阵天线单元，馈入的外部射频信号分别在环形辐射器(1)及环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器(1)上的电流在工作频率的高频形成谐振转换成相应频率的电磁波，同时环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率的低频形成谐振转换成相应频率的电磁波，产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中。
2.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括两层金属层和一层介质层，介质层位于两层金属层之间，其中一层金属层作为上表面，上表面上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)；在同一层金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)。
3.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括三层金属层和两层介质层，相邻两层金属层之间为一层介质层，相邻两层介质层之间为一层金属层，三层金属层依次为上表面层、中间层和下表面层；在中间层的金属层上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)；在上表面的金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)。
4.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为覆铜板；覆铜板，包括三层金属层和两层介质层，相邻两层金属层之间为一层介质层，相邻两层介质层之间为一层金属层，三层金属层依次为上表面层、中间层和下表面层；在中间层的金属层上腐刻匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)；在上表面的金属层上腐刻环形结构形成环形辐射器(1)。
5.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：环形辐射器(1)的周长为1个介质波长，环形辐射器(1)的形状为圆形或者方形。
6.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：匹配枝节(2)为长方形或者圆弧形。
7.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：附加谐振枝节(3)为矩形或者锯齿形。
8.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：馈电同轴接头(4)，包括内导体、外导体和法兰，内导体为金属探针，法兰通过螺钉固定在介质基片(5)未腐刻环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)的金属层上，内导体一端穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连，另一端与外导体配合形成同轴结构，作为信号输入输出接口。
9.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于包括：介质基片(5)为介电常数2.2的聚四氟乙烯玻璃纤维材料。
10.根据权利要求1所述的一种宽带相控阵天线单元，其特征在于：介质基片(5)采用聚四氟乙烯玻璃纤维、聚酰亚胺、聚乙烯、聚苯乙烯、石英、陶瓷材料。
11.一种宽带相控阵天线单元的辐射方法，其特征在于步骤如下：
(一)馈电同轴接头(4)将外部射频信号馈入附加谐振枝节(3)；
(二)步骤(一)馈入的外部射频信号分别在环形辐射器(1)及环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上形成了两种不同的电流分布；环形辐射器(1)上的电流在工作频率的高频形成谐振转换成相应频率的电磁波，环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率低频形成谐振转换成相应频率的电磁波；环形辐射器(1)位于介质基片(5)的一侧上，匹配枝节(2)与附加谐振枝节(3)位于介质基片(5)上，馈电同轴接头(4)的内导体穿过介质基片(5)与附加谐振枝节(3)相连；介质基片(5)用于支撑环形辐射器(1)、匹配枝节(2)、附加谐振枝节(3)；环形辐射器(1)单独或环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)共同作用，能够接收或发射电磁波信号；匹配枝节(2)与环形辐射器(1)配合，实现宽带相控阵天线单元的阻抗匹配；附加谐振枝节(3)与环形辐射器(1)，匹配枝节(2)配合，形成所需的谐振频率，并天线带宽展宽到所需要的带宽；同时环形辐射器(1)、匹配枝节(2)和附加谐振枝节(3)构成的配合上的电流在工作频率的低频形成谐振转换成相应频率的电磁波，产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中；
(三)将步骤(二)同时产生的两个不同频率的电磁波均辐射到自由空间中。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1917287A (zh) * | 2005-08-18 | 2007-02-21 | 大同股份有限公司 | 变频天线 |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1917287A (zh) * | 2005-08-18 | 2007-02-21 | 大同股份有限公司 | 变频天线 |
| CN103682601A (zh) * | 2012-08-31 | 2014-03-26 | 电子科技大学 | 一种小型化共口径双频圆极化天线 |
| CN102983394A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-03-20 | 电子科技大学 | 覆盖五个频段的小尺寸平面天线 |
| CN107809001A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-16 | 四川莱源科技有限公司 | 高频单元天线模块仿真模型 |
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