CN116565544B - 一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线 - Google Patents
一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及天线技术领域，且公开了一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，包括八个单元天线、金属化通孔、截角矩形贴片、微带线层，微带线层包括了八个与单元天线一一对应的单刀四掷开关、八组与单元天线级联的可调相移网络以及一分八的等幅度等相位功率分配器；八个单元天线依次交错旋转90°组成一维线阵。该几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，实现主极化和交叉极化的相位解耦，进而可以有效提升阵列波束的极化纯度和拓宽阵列的综合轴比带宽，具有稳定的增益、良好的圆极化性能、较宽的轴比带宽和丰富的可重构功能，在此阵列天线的基础上，可进一步拓展至二维阵列对阵列波束进行二维扫描。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体为一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线。
背景技术
无线通信技术的快速发展对***需求以及工作模式提出了更高要求，而现代PCB工艺十分成熟，在不是十分高的频段内，加工精度也十分有保证，同时加工的产品可以拥有低轮廓、小体积、高集成度的特性，有利于天线的大规模生产与应用；因此，使用PCB工艺的极化和波束可重构的微带贴片阵列天线技术在提高***稳定性、提升***容量和降低***成本方面具有重要意义和现实价值。
相关技术中，传统的单功能天线在操作的过程中，存在一定的缺陷，比如不能很好的满足当前所面临的差异化应用场景的实际需要，并成为制约***性能发展的瓶颈，而且无法通过频率复用来增加***的容量，解决通信中的极化失配的问题，降低了通信质量。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，能够在两种圆极化状态之间切换，同时对于每种极化状态，阵列波束可以动态的指向不同方向，通过采用几何相位预置技术，可以抑制主波束辐射方向上的交叉极化分量，从而得到较高的极化纯度，进而极大的拓展了阵列综合轴比带宽，解决了无法通过频率复用来增加***的容量，解决通信中的极化失配的问题，降低了通信质量的问题。
(二)技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，包括八个单元天线、金属化通孔、截角矩形贴片、微带线层，所述微带线层包括了八个与单元天线一一对应的单刀四掷开关、八组与单元天线级联的可调相移网络以及一分八的等幅度等相位功率分配器；
八个所述单元天线依次交错旋转90°组成一维线阵，所述金属化通孔依次贯穿介质基片和金属接地层，且金属化通孔的贯穿端分别连接有四个馈电端口，所述单刀四掷开关与所述金属化通孔连接，所述截角矩形贴片的中心零场处通过金属化盲孔连接有用于对实现开关控制的金属接地层。
优选的，还包括顶层介质基片、驱动贴片层和寄生贴片层，且所述介质基片包括下介质基片、中介质基片、上介质基片，所述微带线层设置于所述下介质基片的下表面，且所述金属接地层设置于下介质基片的上表面，所述驱动贴片层设置在上介质基片的上表面，所述寄生贴片层设置于顶层介质基片上表面，且所述寄生贴片层与驱动贴片层的间隔设置有空气层，所述寄生贴片层上加载了线性排列的八个矩形寄生贴片。
优选的，四个馈电端口包括第一馈电端口、第二馈电端口、第三馈电端口以及第四馈电端口，所述金属化通孔依次贯穿下介质基片、金属接地层、中介质基片和上介质基片，且所述金属化通孔在金属接地层上蚀刻有圆形缝隙，所述单刀四掷开关通过金属化通孔与一一对应的第一馈电端口、第二馈电端口、第三馈电端口以及第四馈电端口相连接。
优选的，所述单元天线通过控制与单元天线四个馈电端口一一对应的单刀四掷开关，能够实现左旋圆极化和右旋圆极化之间切换。
优选的，通过在所述金属接地层上蚀刻圆形缝隙，能够实现金属化通孔与单刀四掷开关以及四个馈电端口连接；
其中，所述第一馈电端口与第三馈电端口为一组，可以产生左旋圆极化波，所述第二馈电端口与第四馈电端口为一组，可以产生右旋圆极化波，并且相对的两个馈电端口之间存在着180°的相位差。
优选的，通过控制单刀四掷开关和可调相移网络的状态，所述单元天线可在两种圆极化状态之间切换，且对于每一种圆极化状态，单元天线可产生八种相位状态；
所述金属化盲孔设置于所述截角矩形贴片的中心位置，且金属化盲孔与金属接地层连接。
优选的，所述左旋圆极化波和右旋圆极化波的圆极化状态，通过控制可调相移网络和单刀四掷开关，可以在垂直于阵列天线的平面内实现范围±45°、步长为15°的七个不同指向的阵列波束状态；
利用左旋圆极化和右旋圆极化对于几何相位的相位响应相反，通过预先依次旋转单元天线配合控制单刀四掷开关，可以实现左旋圆极化和右旋圆极化电磁波相位的解耦；
通过控制可调相移网络，可以使交叉极化的相位分布杂乱无序，从而抑制辐射方向上的交叉极化，进而综合轴比带宽得到拓展。
优选的，八组可调相移网络包括一个0°/45°可切换相移器和一个0°/90°可切换相移器；
八个所述单刀四掷开关通过金属化通孔给馈电端口馈电，每个单刀四掷开关分别与单元天线的四个馈电端口一一对应；
一分所述八等幅度等相位功率分配器的输出端与八组可调相移网络、八个单刀四掷开关以及八个单元天线通过微带线进行级联，并且在微带线层上加载了直流偏置网络，用于实现对单刀四掷开关和可调相移网络的控制。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，具备以下有益效果：
1、本发明通过在使用的时候，利用多层PCB来实现制作阵列天线。所述几何相位预置技术指的是：单元天线的旋转排列对同一馈电端口的初始相位进行预置，主极化与交叉极化的相位响应对于该技术引入的几何相位表现相反，从而主极化分量和交叉极化分量的相位分布截然不同，实现主极化和交叉极化的相位解耦，进而可以有效提升阵列波束的极化纯度和拓宽阵列的综合轴比带宽。
2、本发明通过控制单刀四掷开关可以产生两种极化特性，左旋圆极化和右旋圆极化，相对的两个馈电端口产生同一圆极化波，并且由于两个馈电端口结构上的对称性，可以通过选择馈电端口产生宽带180°相位差。
3、本发明通过控制单刀四掷开关和可调相移网络可以对极化和相位进行独立调控，从而在实现极化重构的同时，也可以控制波束进行一定范围内的扫描；对于每一种极化状态，阵列天线在垂直于阵列天线的方向上产生±45°范围内，步长为15°的七个不同指向的阵列波束。
4、本发明通过旋转交错排列对左右旋圆极化带来的相反的相位影响与可调相移网络的传输相位配合，该阵列天线可以将交叉极化辐射至其他方向，不仅可以实现波束指向的调控，还能提升极化纯度和拓宽综合轴比带宽。
5、本发明通过直流偏置网络对极化状态与波束指向进行控制，控制简单，响应速度快。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线的结构图；
图2为单元天线(或子阵列)的寄生贴片层结构示意图；
图3为单元天线(或子阵列)的驱动贴片层结构示意图；
图4为单元天线(或子阵列)的微带线层结构示意图；
图5为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线的寄生贴片层结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线的驱动贴片层结构示意图；
图7为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线的微带线层结构示意图；
图8为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线的金属接地层结构示意图；
图9为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片单元天线的金属化通孔的剖视示意图；
图10为频率在4.8GHz，辐射左旋圆极化波时，不同工作状态下的主极化和交叉极化的辐射方向图；
图11为频率在4.8GHz，辐射右旋圆极化波时，不同工作状态下的主极化和交叉极化的辐射方向图；
图12为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线在不同工作状态下的回波损耗示意图；
图13为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线在不同工作状态下，最大辐射方向上的增益随频率的变化关系图；
图14为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线在不同工作状态下，最大辐射方向上的轴比随频率的变化关系图。
图中：1、下介质基片；2、金属接地层；3、中介质基片；4、截角矩形贴片；5、单元天线；6、上介质基片；7、矩形寄生贴片；8、微带线；9、驱动贴片层；10、微带线层；11、直流偏置网络；12、单刀四掷开关；13、一分八等幅度等相位功率分配器；14、可调相移网络；15、0°/45°可切换相移器；16、0°/90°可切换相移器；17、金属化盲孔；18、顶层介质基片；19、金属化通孔；20、圆形缝隙；21、第一馈电端口；22、第二馈电端口；23、第三馈电端口；24、第四馈电端口；25、寄生贴片层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参照附图1-14，一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，包括八个单元天线5、金属化通孔19、截角矩形贴片4、微带线层10，微带线层10包括了八个与单元天线5一一对应的单刀四掷开关12、八组与单元天线5级联的可调相移网络14以及一分八的等幅度等相位功率分配器13；
八个单元天线5依次交错旋转90°组成一维线阵，单元间间距为波长的二分之一，单元天线5交错旋转90°排列在介质基片6上表面，四个馈电端口通过金属化通孔19与可调相移网络14相连，截角矩形贴片4的中心零场区域通过金属化盲孔17与金属接地层2相连，用于控制开关状态，金属化通孔19依次贯穿介质基片和金属接地层2，且金属化通孔19的贯穿端分别连接有四个馈电端口，单刀四掷开关12与金属化通孔19连接，截角矩形贴片4的中心零场处通过金属化盲孔17连接有用于对实现开关控制的金属接地层2。
还包括顶层介质基片18、驱动贴片层9和寄生贴片层25，且介质基片包括下介质基片1、中介质基片3、上介质基片6，微带线层10设置于下介质基片1的下表面，且金属接地层2设置于下介质基片1的上表面，驱动贴片层9设置在上介质基片6的上表面，寄生贴片层25设置于顶层介质基片18上表面，且寄生贴片层25与驱动贴片层9的间隔设置有空气层，寄生贴片层25上加载了线性排列的八个矩形寄生贴片7，用于进一步拓展其工作带宽。
四个馈电端口包括第一馈电端口21、第二馈电端口22、第三馈电端口23以及第四馈电端口24，金属化通孔19依次贯穿下介质基片1、金属接地层2、中介质基片3和上介质基片6，且金属化通孔19在金属接地层2上蚀刻有圆形缝隙20，单刀四掷开关12通过金属化通孔19与一一对应的第一馈电端口21、第二馈电端口22、第三馈电端口23以及第四馈电端口24相连接。
单元天线5通过控制与单元天线5四个馈电端口一一对应的单刀四掷开关12，能够实现左旋圆极化和右旋圆极化之间切换；
四个馈电端口均采用现有技术中可切换的馈电端口。
通过在金属接地层2上蚀刻圆形缝隙20，能够实现金属化通孔19与单刀四掷开关12以及四个馈电端口连接；
其中，第一馈电端口21与第三馈电端口23为一组，可以产生左旋圆极化波，第二馈电端口22与第四馈电端口24为一组，可以产生右旋圆极化波，并且相对的两个馈电端口之间存在着180°的相位差。
通过控制单刀四掷开关12和可调相移网络14的状态，单元天线5可在两种圆极化状态之间切换，且对于每一种圆极化状态，单元天线5可产生八种相位状态，且八种相位状态即3-比特：0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°；
阵列天线中的八个单元天线5依次交错旋转90°排列成一维线阵，阵列天线底部设有一分八的等幅度等相位功率分配器13、可调相移网络14、单刀四掷开关12以及直流偏置网络11的微带线层10，且与各单元天线5进行集成化设计。
通过合适的开关控制，阵列天线可以在两种圆极化状态之间进行切换；同时，对于每一种圆极化状态，阵列天线又可以形成七种不同指向的可切换阵列波束。
与一般的可重构天线技术相比，该阵列天线具有稳定的增益、良好的圆极化性能、较宽的轴比带宽和丰富的可重构功能，在此阵列天线的基础上，可进一步拓展至二维阵列对阵列波束进行二维扫描。
金属化盲孔17设置于截角矩形贴片4的中心位置，且金属化盲孔17与金属接地层2连接。
左旋圆极化波和右旋圆极化波的圆极化状态，通过控制可调相移网络14和单刀四掷开关12，可以在垂直于阵列天线的平面内实现范围±45°、步长为15°的七个不同指向的阵列波束状态；
利用左旋圆极化和右旋圆极化对于几何相位的相位响应相反，通过预先依次旋转单元天线5配合控制单刀四掷开关12，可以实现左旋圆极化和右旋圆极化电磁波相位的解耦；
通过控制可调相移网络14，可以使交叉极化的相位分布杂乱无序，从而抑制最大辐射方向上的交叉极化，进而综合轴比带宽得到了极大的拓展。
八组可调相移网络14包括一个0°/45°可切换相移器15和一个0°/90°可切换相移器16；
八个单刀四掷开关12通过金属化通孔19给馈电端口馈电，每个单刀四掷开关12分别与单元天线5的四个馈电端口一一对应；
一分八等幅度等相位功率分配器13的输出端与八组可调相移网络14、八个单刀四掷开关12以及八个单元天线5通过微带线8进行级联，并且在微带线层10上加载了直流偏置网络11，用于实现对单刀四掷开关12和可调相移网络14的控制；
微带线层10包括一个一分八等幅度等相位等功率分配器13，八组可调相移网络14，其中可调相移网络14包括0°/45°可切换相移器15和0°/90°可切换相移器16，一分八等幅度等相位等功率分配器13的输出端分别与八组可调相移网络14以及八个单刀四掷开关12级联；
通过控制单刀四掷开关12从而形成两种不同的圆极化波并调整初始相位；
同时，结合直流偏置网络11、单刀四掷开关12以及可调相移网络14可以实现波束指向的调控；
对于每种圆极化波，阵列天线可在一维平面内±45°的范围内形成步长为15°的七种不同指向的阵列波束；
阵列天线具有较好的极化特性、较好的驻波特性、良好的圆极化性能以及丰富的可重构功能。
基于本发明原理，利用PCB工艺制作极化和辐射方向可重构阵列天线，并进行相关仿真：图10为左旋圆极化状态下频率在4.8GHz时，不同工作状态下的主极化与交叉极化的辐射方向图；
图11为右旋圆极化状态下频率在4.8GHz时，不同工作状态下的主极化与交叉极化的辐射方向图；
图12为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线在不同工作状态下的回波损耗；
图13为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线在不同工作状态下，最大辐射方向上的增益随频率的变化关系图；
图14为本发明提出的一种基于几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线在不同工作状态下，最大辐射方向上的轴比随频率的变化关系图。
结果表明该阵列天线可以对极化和阵列波束进行独立的重构，并且极大的拓宽了阵列的综合轴比带宽和提升了圆极化纯度，具备了出色的天线性能。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，包括八个单元天线(5)、金属化通孔(19)、截角矩形贴片(4)、微带线层(10)，其特征在于：所述微带线层(10)包括了八个与单元天线(5)一一对应的单刀四掷开关(12)、八组与单元天线(5)级联的可调相移网络(14)以及一分八的等幅度等相位功率分配器(13)；
八个所述单元天线(5)依次交错旋转90°组成一维线阵，所述金属化通孔(19)依次贯穿介质基片和金属接地层(2)，且金属化通孔(19)的贯穿端分别连接有四个馈电端口，所述单刀四掷开关(12)与所述金属化通孔(19)连接，所述截角矩形贴片(4)的中心零场处通过金属化盲孔(17)连接有用于对实现开关控制的金属接地层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，其特征在于：还包括顶层介质基片(18)、驱动贴片层(9)和寄生贴片层(25)，且所述介质基片包括下介质基片(1)、中介质基片(3)、上介质基片(6)，所述微带线层(10)设置于所述下介质基片(1)的下表面，且所述金属接地层(2)设置于下介质基片(1)的上表面，所述驱动贴片层(9)设置在上介质基片(6)的上表面，所述寄生贴片层(25)设置于顶层介质基片(18)上表面，且所述寄生贴片层(25)与驱动贴片层(9)的间隔设置有空气层，所述寄生贴片层(25)上加载了线性排列的八个矩形寄生贴片(7)。
3.根据权利要求2所述的一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，其特征在于：四个馈电端口包括第一馈电端口(21)、第二馈电端口(22)、第三馈电端口(23)以及第四馈电端口(24)，所述金属化通孔(19)依次贯穿下介质基片(1)、金属接地层(2)、中介质基片(3)和上介质基片(6)，且所述金属化通孔(19)在金属接地层(2)上蚀刻有圆形缝隙(20)，所述单刀四掷开关(12)通过金属化通孔(19)与一一对应的第一馈电端口(21)、第二馈电端口(22)、第三馈电端口(23)以及第四馈电端口(24)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，其特征在于：所述单元天线(5)通过控制与单元天线(5)四个馈电端口一一对应的单刀四掷开关(12)，能够实现左旋圆极化和右旋圆极化之间切换。
5.根据权利要求4所述的一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，其特征在于：通过在所述金属接地层(2)上蚀刻圆形缝隙(20)，能够实现金属化通孔(19)与单刀四掷开关(12)以及四个馈电端口连接；
其中，所述第一馈电端口(21)与第三馈电端口(23)为一组，产生左旋圆极化波，所述第二馈电端口(22)与第四馈电端口(24)为一组，产生右旋圆极化波，并且相对的两个馈电端口之间存在着180°的相位差。
6.根据权利要求5所述的一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，其特征在于：通过控制单刀四掷开关(12)和可调相移网络(14)的状态，所述单元天线(5)可在两种圆极化状态之间切换，且对于每一种圆极化状态，单元天线(5)可产生八种相位状态；
所述金属化盲孔(17)设置于所述截角矩形贴片(4)的中心位置，且金属化盲孔(17)与金属接地层(2)连接。
7.根据权利要求5所述的一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，其特征在于：所述左旋圆极化波和右旋圆极化波的圆极化状态，通过控制可调相移网络(14)和单刀四掷开关(12)，在垂直于阵列天线的平面内实现范围±45°、步长为15°的七个不同指向的阵列波束状态；
利用左旋圆极化和右旋圆极化对于几何相位的相位响应相反，通过预先依次旋转单元天线(5)配合控制单刀四掷开关(12)，实现左旋圆极化和右旋圆极化电磁波相位的解耦；
通过控制可调相移网络(14)，使交叉极化的相位分布杂乱无序，从而抑制辐射方向上的交叉极化，进而综合轴比带宽得到拓展。
8.根据权利要求2所述的一种几何相位预置技术的极化和波束可重构贴片阵列天线，其特征在于：八组可调相移网络(14)包括一个0°/45°可切换相移器(15)和一个0°/90°可切换相移器(16)；
八个所述单刀四掷开关(12)通过金属化通孔(19)给馈电端口馈电，每个单刀四掷开关(12)分别与单元天线(5)的四个馈电端口一一对应；
一分所述八等幅度等相位功率分配器(13)的输出端与八组可调相移网络(14)、八个单刀四掷开关(12)以及八个单元天线(5)通过微带线(8)进行级联，并且在微带线层(10)上加载了直流偏置网络(11)，用于实现对单刀四掷开关(12)和可调相移网络(14)的控制。
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| CN117498046A (zh) * | 2023-09-26 | 2024-02-02 | 电子科技大学 | 一种Ka波段双圆极化2bit阵列天线 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103956313A (zh) * | 2014-05-07 | 2014-07-30 | 电子科技大学 | 小型化功率增益均衡器 |
| CN106356620A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 东南大学 | 一种宽带极化可重构天线 |
| CN109546276A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-29 | 西安电子工程研究所 | 一种新型平面波导-微带转换结构 |
| CN111370862A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-03 | 东南大学 | 一种单端口宽频带双圆极化双定向波束微带阵列天线 |
| CN112332115A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-05 | 北京机电工程研究所 | 多模多功能通信导航共口径一体化天线 |
| CN112787098A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-11 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 二维圆极化宽角扫描相控阵天线 |
| CN112886172A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-06-01 | 电子科技大学 | 一种功分路数可重构的多路功分器 |
| CN113078477A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-07-06 | 东南大学 | 波束独立可控的宽带双频双圆极化反射阵天线 |
| CN113809552A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-17 | 华南理工大学 | 一种连续可调的3×3 Nolen矩阵馈电网络 |
| CN113937482A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 南京锐码毫米波太赫兹技术研究院有限公司 | 一种天线及移动终端 |
| CN114843796A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-02 | 合肥工业大学 | 一种宽带极化可重构阵列天线 |
| CN115000727A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-02 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种宽带宽角扫描阵列天线单元 |
| CN115513676A (zh) * | 2022-11-23 | 2022-12-23 | 广东越新微***研究院 | 一种w波段的非规则圆极化玻璃基阵列天线及其馈电方法 |
-
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Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103956313A (zh) * | 2014-05-07 | 2014-07-30 | 电子科技大学 | 小型化功率增益均衡器 |
| CN106356620A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 东南大学 | 一种宽带极化可重构天线 |
| CN109546276A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-29 | 西安电子工程研究所 | 一种新型平面波导-微带转换结构 |
| CN111370862A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-03 | 东南大学 | 一种单端口宽频带双圆极化双定向波束微带阵列天线 |
| CN113937482A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 南京锐码毫米波太赫兹技术研究院有限公司 | 一种天线及移动终端 |
| CN112332115A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-05 | 北京机电工程研究所 | 多模多功能通信导航共口径一体化天线 |
| CN112886172A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-06-01 | 电子科技大学 | 一种功分路数可重构的多路功分器 |
| CN112787098A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-11 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 二维圆极化宽角扫描相控阵天线 |
| CN113078477A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-07-06 | 东南大学 | 波束独立可控的宽带双频双圆极化反射阵天线 |
| CN113809552A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-17 | 华南理工大学 | 一种连续可调的3×3 Nolen矩阵馈电网络 |
| CN114843796A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-02 | 合肥工业大学 | 一种宽带极化可重构阵列天线 |
| CN115000727A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-02 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种宽带宽角扫描阵列天线单元 |
| CN115513676A (zh) * | 2022-11-23 | 2022-12-23 | 广东越新微***研究院 | 一种w波段的非规则圆极化玻璃基阵列天线及其馈电方法 |
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