CN115360525A - 一种宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列，属于天线技术领域。该天线阵列包括馈电网络和使用同一介质基板的四个超表面天线单元，其中馈电网络包括射频开关、控制电路和同轴线，射频开关的输入端接入射频信号，输出端通过同轴线与四个超表面天线单元连接，控制电路控制射频开关的切换频率。本发明时间调制天线阵列具有宽带、双圆极化、低剖面、低轴比、辐射频率可调、结构稳定和易于加工的优点，具有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，涉及一种宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列。
背景技术
在无线通讯系统中，双圆极化天线可以接受圆极化波和任意极化方向的线极化波，并且具有很强的抗干扰和抗衰减的能力，在移动通信和卫星通信中具有广阔的应用前景。到目前为止，研究人员们已经提出了多种实现双圆极化辐射的天线。例如基于十字形、米字形缝隙耦合馈电的双圆极化天线，以及基于多模馈电的双圆极化天线，还有通过顺序旋转的馈电网络在同一频段内实现双圆极化的阵列天线。然而这些天线的轴比性能随频率变化大，工作带宽窄，难以满足通信系统对天线的宽带需求。
2020年，Grzegorz Bogdan等人提出了一种新型的双圆极化时间调制天线阵列，使用射频开关代替了传统的顺序相位馈电，利用线极化天线单元的顺序排列和边带频率的相位差，分别在第一个负边带频率和第一个正边带频率上激励了右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)，并且该天线阵列的轴比与频率无关。但是该天线阵列采用普通的E型微带天线作为基本天线单元，使得整个天线阵列的工作带宽较窄。并且该天线阵列由四个天线单元电路板拼成，而不是由一块电路板加工而成，增加了加工成本，且需要螺钉对每块天线单元电路进行位置的固定，增加了人工成本。并且使用过程中电路板位置容易发生偏差或偏移，引起天线单元之间的相位误差，影响天线阵列的性能。
因此，为了进一步提升双圆极化时间调制天线阵列的工作带宽，结合具有宽带低剖面性能的超表面天线单元，设计出宽带低剖面性能的双圆极化时间调制天线阵列具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种使用一块电路板的宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列，实现较宽的工作带宽、低加工成本，避免使用过程中因电路板位置偏移而引起的天线单元之间的相位误差。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列，包括馈电网络和使用同一介质基板1的四个超表面天线单元，其中超表面天线单元都设置在介质基板1的一个表面上，介质基板的另一表面设置有金属地板2。馈电网络的输出端分别连接四个超表面天线单元，按照顺序依次给四个超表面天线单元导通输入信号，每个超表面天线单元的导通时间均为四分之一个调制周期，并且每次只导通一个超表面天线单元。
可选地，馈电网络包括射频开关、控制电路和同轴线5。其中射频开关输入端接入射频信号，输出端通过所述同轴线5依次连接四个超表面天线单元。控制电路控制射频开关的切换频率。其中，射频开关为单刀四掷射频开关。
可选地，超表面天线单元包括超表面结构3和L型探针7。超表面结构3设置在介质基板1的一个表面上，L型探针7一部分设置在介质基板1中，另一部分位于同轴线5中。
可选地，L型探针7包括长方形金属贴片4和由同轴线5内导体构成的金属铜柱6，长方形金属贴片4和金属铜柱6焊接在一起。
可选地，四个超表面天线单元以电路中心点为轴，依次顺时针递进旋转90°进行排列。
可选地，超表面结构3包括边缘贴片、中心贴片和两个长方形贴片，边缘贴片对称均匀的分布在中心贴片两侧，两个长方形贴片对称分布在中心贴片另两侧。
本发明的有益效果在于：本发明通过改变传统超表面天线的辐射贴片大小和切割辐射贴片，改善了模式电流分布，增加了天线的工作带宽，实现了宽带性能，并使用了L型探针馈电，使天线单元具有高前后比特性和稳定的增益；并且采用了时间调制的双圆极化实现方式，使得天线阵列可以通过控制电路调控辐射频率，从而具有很大的双圆极化工作带宽。该天线阵列具有宽带、双圆极化、低剖面、低轴比、辐射频率可调、结构稳定和易于加工的优点，具有潜在的应用价值。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为时间调制天线阵列结构示意图；
图2为时间调制天线阵列的4个超表面天线单元示意图；
图3为4个超表面天线单元编号示意图；
图4为超表面天线单元结构示意图；
图5为射频开关产生已调信号的示意图；
图6为各个超表面天线单元输入信号的离散频谱(-4≤k≤4)；
图7为超表面结构Ⅰ的结构及性能参数图，(a)为结构示意图，(b)为超表面Ⅰ和长方形金属贴片的模式显著性曲线，(c)为超表面Ⅰ和长方形金属贴片的模式2电流分布，(d)为超表面Ⅰ和长方形金属贴片的模式8在7GHz的电流分布，(e)为超表面Ⅰ和长方形金属贴片的模式8在7.5GHz的电流分布。
图8为超表面结构Ⅱ的结构及性能参数图，(a)为结构示意图，(b)为超表面Ⅱ和金属贴片的模式显著性曲线，(c)为模式8在7GHz的电流分布，(d)为模式8在7.5GHz的电流分布，(e)为模式8在8GHz的电流分布，(f)为模式8在7.5GHz的远场方向图，(g)为模式8在8GHz的远场方向图。
图9为超表面结构Ⅲ的结构及性能参数图，(a)为结构示意图，(b)为超表面Ⅲ和金属贴片的模式显著性曲线，(c)为模式8在7GHz的电流分布，(d)为模式8在7.5GHz的电流分布，(e)为模式8在8.5GHz的电流分布，(f)为模式8在7.5GHz的远场方向图，(g)为模式8在8.5GHz的远场方向图。
图10为基于超表面结构Ⅲ的超表面天线单元的不同视图下的尺寸标注，(a)为侧视图，(b)为俯视图，(c)为L型探针结构俯视图。
图11为基于超表面结构Ⅲ的超表面天线单元的|S11|和增益曲线图。
图12为基于超表面结构Ⅲ的超表面天线单元的效率曲线图和前后比曲线图，其中(a)为效率曲线图，(b)为前后比曲线图。
图13为基于超表面结构Ⅲ的超表面天线单元的归一化增益方向图，(a)为5.3GHz下的归一化增益方向图，(b)为6.7GHz下的归一化增益方向图，(c)为7.5GHz下的归一化增益方向图。
图14为基于超表面结构Ⅲ的超表面天线单元的圆极化增益曲线图和轴比曲线图，其中(a)为圆极化增益曲线图，(b)为轴比曲线图。
图15为基于超表面结构Ⅲ的超表面天线单元分别在5.3GHz、6.7GHz、7.5GHz下的归一化右旋圆极化和左旋圆极化增益方图，其中(a)为5.3GHz，(b)为6.7GHz，(c)为7.5GHz。
附图标记：1-介质基板；2-金属地板；3-超表面结构；4-长方形金属贴片；5-同轴线；6-金属铜柱；7-L型探针。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1～图15，为一种宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列：
图1所示为本发明时间调制天线阵列的结构示意图，该天线阵列包括馈电网络和使用同一介质基板1的四个相同的超表面天线单元，其中馈电网络包括射频开关、控制电路和同轴线5，射频开关采用单刀四掷射频开关，射频开关由控制电路控制切换频率，射频开关的输入端连接输入的射频信号，其四个输出端通过同轴线5依次连接四个超表面天线单元。射频开关根据图3中超表面天线单元的0、1、2、3的编号顺序依次导通输入信号，每个天线单元的导通时间均为四分之一个调制周期，并且每次只导通一个天线单元。
超表面天线单元包括超表面结构3和L型探针7，如图4所示，每个天线单元对应位置处的介质基板1内设有一个L型探针7，该探针由一个长方形金属贴片4、一个金属铜柱6组成，其中金属铜柱6为同轴线内导体，同轴线除内导体外，还有外导体。长方形金属贴片4和金属铜柱6焊接在一起。四个天线单元设置在介质基板的一个表面上，介质基板的另一个表面设置有金属地板2。四个天线单元以电路中心点为轴，依次顺时针递进旋转90°进行排列，如图2、图3所示，编号0的天线单元旋转角度为0，编号1的天线单元顺时针旋转90°，编号2的天线单元顺时针旋转180°，编号3的天线单元顺时针旋转270°。
图5所示为单刀四掷射频开关对输入信号的调制过程，其中gn(t)表示第n个天线单元的周期性调制函数，Tp为射频开关的调制周期，yin(t)表示总的输入射频信号，yn(t)表示第n个天线单元的周期性输入信号，即射频开关产生的已调信号。射频开关周期性的将信号依次接入第0、1、2、3个天线单元，接通时间为
因此可以通过下式表示gn(t)：
其中，An(t)表示开关函数，
和
分别表示信号接入第n个天线单元的开启时刻和关闭时刻。
周期性函数gn(t)可以通过傅里叶级数展开为：
其中，整数k表示谐波阶数，fp表示控制电路的调制频率，
表示第n个天线单元的第k阶复傅里叶系数。由于信号yn(t)的傅里叶变换为：
其中δ表示狄拉克函数，fc表示总输入信号的频率，f表示频率。
根据以上可得到信号yn(t)的幅度谱和相位谱，如图6所示，可以看出各天线单元的输入信号幅度谱相同，相位谱不同，再根据图3所示天线单元的放置方向。考虑z方向上远场的辐射特性：在中心频率(k＝0)、第二个负边带频率(k＝-2)和第二个正边带频率(k＝2)，天线单元0与天线单元2在x方向上放置方向相反相位相同，天线单元1和天线单元3在y方向上放置方向相反相位相同，因此辐射电磁波会分别在x方向和y方向产生180°的相位差，辐射电磁波相互抵消。在第一个负边带频率(k＝-1)和第一个正边带频率(k＝1)，天线单元0和天线单元2在x方向上放置方向相反相位相反，因此辐射电磁波在x方向同相，而天线单元1和天线单元3在y方向上放置方向相反相位相反，因此辐射电磁波在y方向同相。时间调制天线阵列在第一个负边带频率(k＝-1)，在x方向和y方向的辐射电磁波之间产生+90°相位差，在第一个正边带频率(k＝1)，在x方向和y方向的辐射电磁波之间产生-90°的相位差，因此会在远场分别形成右旋圆极化和左旋圆极化幅射波。
由于第k阶边带频率的时间调制效率η(k)表示为：
其中
表示天线阵列第k阶边带频率的输入功率，pin表示天线阵列包含各边带频率的总输入功率。由上式可得η(0)＝0.25、η(-1)＝η(1)＝0.2026、η(-2)＝η(2)＝0.1013，对于除了k＝0、k＝±1、k＝±2之外其他边带频率，一共只占总输入能量的约14.2％，最大(k＝±6)只占总输入能量的约1.1％，因此可不考虑其辐射影响。
对于双圆极化时间调制天线阵列增益的仿真，由于各频率分量的增益可以表示为：
其中，
和
分别表示满足第k阶边带相位谱特性的连续信号馈电天线阵列的方向系数和增益，ηr表示非时间调制天线阵列的辐射效率，η(k)表示第k阶边带频率的时间调制效率，ηf表示馈电网络的效率。又因为
可以通过电磁仿真软件HFSS直接仿真得到，并且可以通过上式计算η(k)，因此可以得到双圆极化时间调制天线阵列的增益和方向图。
本实施例中，为了说明超表面天线阵列单元设计过程，使用特征模分析方法分析了不同超表面结构和长方形金属贴片的模式特征，如图7(a)所示，超表面结构Ⅰ的最上层是由传统的3×3正方形金属贴片和两个长方形金属贴片构成，长方形金属贴片可以增加天线辐射孔径，具有提高天线增益的作用。图7(b)、(c)、(d)给出了超表面结构Ⅰ和长方形金属贴片的模式显著性曲线和具有x方向电流分布的两个模式的模式电流，其中短实线箭头表示超表面的电流方向，长虚线箭头表示长方形金属贴片的电流方向。模式2主要由长方形金属贴片产生，在模式显著性带宽内长方形金属贴片的模式电流方向相同且都分布在x方向上；模式8主要由超表面结构产生，在7GHz时模式电流方向相同且都分布在x方向上，但是在模式显著性带宽内，随着频率升高，模式电流向y方向的边缘贴片集中，并在7.5GHz时模式电流方向发生改变，如图7(e)所示，此时会产生两个幅射波束。对于其他模式，由于在4GHz～9GHz范围内模式电流不具有线性分布以及模式电流并不集中在长方形金属贴片上，因此不具有线极化辐射特性且无法被L型探针激励。
所以，为了抑制模式8随着频率升高模式电流向y方向的边缘贴片集中，使在高频时模式电流在x极化方向上分布，增加超表面天线潜在带宽，因此在超表面结构Ⅰ的基础上在y方向增加了中心贴片长度，减小了边缘贴片长度，如图8(a)所示。由于未改变长方形金属贴片，所以模式2的模式显著性特性和模式电流特性变化不大，如图8(b)所示。由图7(d)和图8(c)可知，超表面结构Ⅱ的模式8的模式电流在7GHz处得到改善，边缘贴片中的电流减少。由图7(e)和图8(d)可看出，超表面结构Ⅱ的模式8的模式电流在7.5GHz处得到改善，中心贴片的模式电流强度得到增强，其远场幅射如图8(f)所示，但是随着频率的继续升高，在8GHz时，模式8在y方向上边缘贴片与中心贴片的模式电流方向相反，且模式电流集中在长方形金属贴片上，如图8(e)所示，因此超表面天线此时会产生非线极化的远场幅射，如图8(g)所示。
为了抑制上述的非线极化的远场幅射和增加超表面天线的潜在带宽，在超表面结构Ⅱ的基础上设计如图9(a)所示的超表面结构Ⅲ，超表面结构Ⅲ利用缝隙将6个边缘贴片均匀切割为24个更小的贴片，用于抑制在边缘贴片产生的反向电流。如图9(b)所示，由于未改变长方形金属贴片，所以模式2的模式显著性曲线变化不大，但是由于在x方向增加了缝隙，所以会使模式8的模式显著性等于1的谐振点相对超表面结构Ⅱ提高了约0.3GHz。考虑到模式显著性谐振点的移动，仿真了模式8在7GHz、7.5GHz、8.5GHz的模式电流分布，如图9(c)、(d)、(e)所示，可以看出边缘贴片上的电流强度明显降低，模式电流主要集中在其他贴片上且方向都指向x轴负方向，长方形金属贴片上也有很强的模式电流。如图9(f)、(g)所示，在8.5GHz时远场幅射的两个旁瓣相对于图8(g)中的旁瓣大大降低，证明了切割边缘贴片对抑制反向电流和抑制旁瓣的作用。
由前面分析可知，最终基于超表面结构Ⅲ构成的天线单元的工作带宽得到有效扩展，使得最终组合而成的天线阵列具有宽带性能。因此，采用超表面结构Ⅲ作为天线单元的超表面结构。通过调节超表面天线单元各贴片和缝隙的尺寸可以控制天线阵列的工作频率范围，还可以改变超表面天线单元组成阵列的旋转方向使在第一个负边带频率(k＝-1)辐射左旋圆极化波和在第一个正边带频率(k＝1)辐射右旋圆极化波。并且通过调整控制电路的调制周期可以控制各边带频率偏离中心频率的大小，从而控制该天线阵列辐射右旋圆极化和左旋圆极化波的具体频率，实现时间调制的双圆极化辐射，同时天线阵列具有宽带和低剖面特性。
一个本发明的实施例：基于超表面结构Ⅲ的天线阵列的尺寸为110mm×110mm×3.5mm，所使用的介质基板为F4B，其介电常数为2.65，厚度为3.5mm，损耗角正切为0.01。本实施例天线阵列工作频率为4.89GHz～7.58GHz，控制电路控制的射频开关调制频率为1KHz。
如图10为本实施例中超表面结构Ⅲ的尺寸示意，其具体尺寸见下表：
表1天线单元的具体尺寸
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
| h | 3.5mm | W<sub>p</sub> | 9.5mm |
| h<sub>f</sub> | 2.0mm | W<sub>s</sub> | 1.0mm |
| d<sub>r</sub> | 3.55mm | L<sub>p</sub> | 7.5mm |
| d<sub>f</sub> | 5.2mm | W<sub>1</sub> | 6.0mm |
| di | 0.94mm | L<sub>1</sub> | 18.2mm |
| L<sub>f</sub> | 14.1mm | L<sub>2</sub> | 16.63mm |
| W<sub>f</sub> | 5.0mm | W<sub>g</sub> | 55.0mm |
使用仿真软件HFSS进行仿真，基于超表面结构Ⅲ的超表面天线单元的S参数和增益曲线如图11所示，超表面天线单元具有两个谐振点，在工作频率范围内，|S11|小于-10dB，即-10dB相对带宽为43.1％，超表面天线单元增益的范围为7.9dBi～10.5dBi。由图12(a)、(b)可知，在4.89GHz～7.58GHz的工作频率内，该超表面天线单元的辐射效率和总效率分别高于91％和83％，并且超表面天线单元具有良好的前后比特性，前后比的变化范围为18dB～33dB。另外还仿真了在5.3GHz、6.7GHz、7.5GHz频率处E平面和H平面的辐射方向图，如图13(a)、(b)、(c)所示，在工作频率范围内，E平面和H平面仿真的交叉极化水平分别小于-38.2dB、-7.1dB。
如图14(a)所示，仿真了随着k阶边带频率的变化，在k＝±1频率处的左旋圆极化和右旋圆极化增益的变化曲线。k＝-1时，可以发现在工作频率内，右旋圆极化增益远大于左旋圆极化增益，因此为右旋圆极化；k＝1时，可以发现在工作频率内，左旋圆极化增益远大于右旋圆极化增益，因此为左旋圆极化。k＝-1处的右旋圆极化和k＝1处的左旋圆极化增益曲线几乎一致，增益变化范围为2.0dBi～6.1dBi。如图14(b)所示，仿真了随着k阶边带频率的变化，在k＝-1和k＝1频率处轴比的变化曲线，在整个工作频带内，轴比的值都低于1dB，说明具有较好的圆极化性能。
如图15(a)、(b)、(c)所示，分别仿真了在5.3GHz、6.7GHz、7.5GHz频率处的归一化右旋圆极化和左旋圆极化增益方图。虽然在k＝0处仿真的增益也比较大，但是其轴比在主辐射方向上都大于15dB，因此并不属于圆极化幅射。右旋圆极化和左旋圆极化分别在k＝-1和k＝1的边带频率处出现，并且在z方向幅射，与理论分析一致。
结合以上分析表明，本发明一种宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列相较传统的双圆极化天线，具有宽带、低剖面、低轴比、辐射频率可调、结构稳定和易于加工的优点，更利于实际工程应用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种宽带低剖面双圆极化的时间调制天线阵列，其特征在于：包括馈电网络和使用同一介质基板(1)的四个超表面天线单元；所述四个超表面天线单元设置在介质基板(1)的一个表面，介质基板另一个表面设置有金属地板(2)；所述馈电网络的输出端分别连接四个超表面天线单元，按照顺序依次给四个超表面天线单元导通输入信号，每个超表面天线单元的导通时间均为四分之一个调制周期，并且每次只导通一个超表面天线单元。
2.根据权利要求1所述的时间调制天线阵列，其特征在于：所述馈电网络包括射频开关、控制电路和同轴线(5)；所述射频开关输入端接入射频信号，输出端通过所述同轴线(5)依次连接四个超表面天线单元；所述控制电路控制射频开关的切换频率。
3.根据权利要求2所述的时间调制天线阵列，其特征在于：所述射频开关为单刀四掷射频开关。
4.根据权利要求1所述的时间调制天线阵列，其特征在于：所述超表面天线单元包括超表面结构(3)和L型探针(7)；所述超表面结构(3)设置在介质基板(1)的表面上，所述L型探针(7)一部分设置在介质基板中，另一部分位于同轴线(5)中。
5.根据权利要求4所述的时间调制天线阵列，其特征在于：所述L型探针(7)包括长方形金属贴片(4)和金属铜柱(6)，所述金属铜柱(6)为同轴线(5)内导体；
长方形金属贴片(4)和金属铜柱(6)焊接在一起。
6.根据权利要求1或4所述的时间调制天线阵列，其特征在于：四个超表面天线单元以电路中心点为轴，依次顺时针递进旋转90°进行排列。
7.根据权利要求4所述的时间调制天线阵列，其特征在于：所述超表面结构(3)包括边缘贴片、中心贴片和两个长方形贴片，边缘贴片对称均匀的分布在中心贴片两侧，两个长方形贴片对称分布在中心贴片另两侧。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116315702A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-06-23 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 低剖面宽带圆极化天线及其阵列 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090022583A (ko) * | 2007-08-31 | 2009-03-04 | 주식회사 이엠따블유안테나 | 편파변환 안테나 및 통신 장치 |
| CN106356620A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 东南大学 | 一种宽带极化可重构天线 |
| CN108963472A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-12-07 | 东南大学 | 一种方向图、极化可重构天线 |
| CN112688059A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-20 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种宽带圆极化微带阵列天线 |
| CN112768882A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-05-07 | 重庆邮电大学 | 一种基于双贴片加载的双波束圆极化阵列天线 |
| CN113809556A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-12-17 | 华南理工大学 | 共口径双频双极化天线阵列及通信设备 |
| CN114142244A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-04 | 上海大学 | 一种双频双圆极化共享口径宽带超表面微带天线 |
| CN114614273A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-10 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种四端口馈电的单层磁电偶极子阵列天线 |
| CN114614265A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-06-10 | 广西科技大学 | 一种宽带圆极化超表面天线 |
-
2022
- 2022-09-05 CN CN202211078953.0A patent/CN115360525A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090022583A (ko) * | 2007-08-31 | 2009-03-04 | 주식회사 이엠따블유안테나 | 편파변환 안테나 및 통신 장치 |
| CN106356620A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 东南大学 | 一种宽带极化可重构天线 |
| CN108963472A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-12-07 | 东南大学 | 一种方向图、极化可重构天线 |
| CN112768882A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-05-07 | 重庆邮电大学 | 一种基于双贴片加载的双波束圆极化阵列天线 |
| CN112688059A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-20 | 中国科学院国家空间科学中心 | 一种宽带圆极化微带阵列天线 |
| CN113809556A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-12-17 | 华南理工大学 | 共口径双频双极化天线阵列及通信设备 |
| CN114142244A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-04 | 上海大学 | 一种双频双圆极化共享口径宽带超表面微带天线 |
| CN114614265A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-06-10 | 广西科技大学 | 一种宽带圆极化超表面天线 |
| CN114614273A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-06-10 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种四端口馈电的单层磁电偶极子阵列天线 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "《圆极化天线技术》", 31 January 2017, 北京国防工业出版社, pages: 111 - 120 * |
| GRZEGORZ BOGDAN 等: "Time-Modulated Antenna Array With Dual-Circular Polarization", 《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》, vol. 19, no. 11, 3 June 2020 (2020-06-03), pages 1872, XP011822405, DOI: 10.1109/LAWP.2020.2999643 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116315702A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-06-23 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 低剖面宽带圆极化天线及其阵列 |
| CN116315702B (zh) * | 2022-12-16 | 2023-11-03 | 北京星英联微波科技有限责任公司 | 低剖面宽带圆极化天线及其阵列 |
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