单端口天线散射理论研究

本文给出单端口天线的频域和时域散射理论分析,通过时域和频域分析清晰地说明了天线散射的机理.分析过程中包含了探测天线和接收天线对被测天线散射的影响.天线的时域散射特性直观地区分了结构模式项散射场和天线模式项散射场.以该分析过程和结论为基础,讨论了天线散射控制的指导思想.     

天线散射理论研究

本文给出单端口天线和多端口天线阵列的基础散射理论,该理论清晰地说明了天线散射的原理.以该理论为基础,可以得到求解天线散射场的方法,从而解决了长久以来天线散射场中结构模式项散射和天线模式项散射之间的相位差难以确定的问题.本文工作对天线隐身有重要意义.     

相控阵天线模式项散射特性研究

相控阵天线是隐身武器平台的重要散射源。该文通过相控阵天线散射模型对其模式项宽带散射特性进行仿真计算,并采用旋转目标散射中心成像方法对天线RCS仿真数据进行微波成像,研究了相控阵天线模式项散射的基本规律,并得到其散射中心分布图。仿真结果表明,相控阵天线斜置和天线端口阻抗匹配可大大减小威胁区域内模式项散射。研究结果对相控阵天线模式项RCS缩减工作具有良好的指导意义。     

准八木型相控阵天线模式项散射特性研究

采用工程预估方法对大规模相控阵天线模式项散射特性进行分析,考虑了均匀矩形阵列相控阵天线在不同波束扫描角度下的散射特性.实测相控阵为40×50准八木型均匀矩形阵列天线,工作在X波段,中心频率为10 GHz,峰值增益为37.421 33 dBi,运用HFSS阵列综合预估技术给出了数学近似公式和近似综合2种近似方法计算天线模式项雷达散射截面.仿真结果表明相对于传统预估技术,近似方法计算精度虽有所下降,但效率很高,大大提高了对天线阵列散射预估的速度.     

基于互耦效应的相控阵天线有源反射系数研究

建立逼真高效的互耦效应分析模型对相控阵天线设计至关重要。阵列天线的互耦效应通常可以用有源反射系数显性化表征,分别采用无限阵仿真与散射(耦合)系数综合实验相结合的方法提取了阵列天线的有源反射系数。首先基于无限阵方法设计相控阵渐变开槽天线,优化并获取无限阵列环境下的中心单元有源反射系数,再依据设计结果研制169单元阵列天线,通过实验测试提取中心单元与其它各激励单元的散射系数的幅值与相位变化,最后采用散射(耦合)系数法综合出有限大阵列的有源反射系数。无限阵仿真结果与有限阵实测结果在扫描盲点出现角度、频段、有源驻波整体趋势等方面吻合良好,从而验证了无限阵设计方法在天线工程设计中的实际效果。     

天线远场散射特性计算模型的分析研究

研究了天线散射特性的仿真计算问题,重点对天线所特有的模式项雷达散射截面积(RCS)进行了分析与计算。首先从天线的散射机理出发,给出了天线散射分析的流程,分析比较了三类典型的天线散射分析方法,并以微带天线为例,采用三类典型的天线散射分析方法,分别得到了天线结构散射截面积和天线模式散射截面积,证明了三类散射分析方法的一致性和正确性。仿真结果为进一步分析研究天线目标的宽带散射特性及对天线的检测和识别问题奠定了基础。     

天线模式项散射分析与天线RCS减缩

天线的散射场是由结构散射场和模式散射场两项组成。理论分析和实验结果表明,后者对天线的雷达散射截面(RCS)的贡献比前者要大得多,有效地克服模式散射场将会明显地降低天线的RCS。本文提出了一种以克服面天线模式散射场达到降低天线雷达截面的模式项消去法减缩天线RCS技术,并在几种天线模型上进行了实验。实验结果证明,这种技术减缩天线RCS的效果,不管在天线工作频带内还是频带外均可达到10～15dB。模式项消去法减缩技术是一种降低面天线RCS的新途径,比其它减缩技术频带更宽,具有较好的工程适用性。     

天线模式项散射分析与天线RCS减缩

天线的散射场是由结构散射场和模式散射场两项组成。理论分析和实验结果表明，后者对天线的雷达散射截面（ＲＣＳ）的贡献比前者要大得多，有效地克服模式散射场将会明显地降低天线的ＲＣＳ。本文提出了一种以克服面天线模式用射场达到降低天线雷达截面的模式项消去法减缩天线ＲＣＳ技术，并在几种天线模型上进行了实验。实验结果证明，这种技术减缩天线ＲＣＳ的效果，不管在天线工作频带内还是频带外均可达到１０￣１５ｄＢ。模式项     

一种大型阵列天线散射特性快速计算方法

:针对大型阵列天线的散射特征,提出了一种基于区域分解方法计算大型相控阵天线散射特性的快速计算方法,将相控阵天线的散射计算问题分解为求解反射板和辐射天线阵列两个子区域的问题,使以前不能在PC机上计算大型阵列天线的散射问题得以解决,并且计算速度快。该方法已经在工程中得到应用,通过与实测数据进行对比,计算精度可以达到±1 dB 以内。该方法在保证计算精度的同时可以大大降低计算复杂度,极大地提高了计算效率,为大型相控阵天线RCS预估提供了一种高效、可靠的解决方法。     

一种贴片阵列天线散射减缩的新技术

引入贴片天线单元渐变开槽的方式来设计低散射阵列天线.通过对不同的单元开不同尺寸的槽,在等幅度馈电的情况下实现远区辐射场的低副瓣特性.对开槽贴片单元进行散射减缩预估,然后将该方法应用于1×9渐变开槽贴片阵列的设计中,与传统阵列天线的单元形式完全一样,采用不等幅馈电实现泰勒远区辐射场相比,该方法不仅实现了远区辐射场的低副瓣,而且实现了天线模式项散射场的低副瓣,同时又兼顾了结构模式项散射场的散射减缩,从而有效地实现了阵列天线的低散射特性.测量结果与原始阵列进行比较,证明了该方法的有效性.     

基于机电耦合的有源相控阵天线辐射和散射特性综合优化

针对有源相控阵天线的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)计算复杂、缩减困难,以及RCS与辐射性能难以兼顾问题,基于阵面结构变形与安装引起的辐射单元位置偏移分析,利用辐射单元相位误差,建立了有源相控阵天线阵列散射因子RCS的机电耦合模型.并基于该耦合模型,应用粒子群优化算法,优化阵面所有辐射单元的安装高度,以实现有源相控阵天线辐射性能和散射性能的全优.仿真结果表明,所建立的耦合模型及综合优化方法能够在保证有源相控阵天线辐射性能的条件下,有效缩减其RCS,具有重要的工程应用价值.     

W波段64通道相控阵微系统设计与实现

相控阵微系统的主要特征是电路与天线的高度融合集成,将三维微纳集成技术和微电子技术紧密地结合在一起,切合相控阵高频化、小型化和低成本的发展需求。本文设计了一款W波段的封装天线相控阵微系统,该相控阵采用硅基三维集成的方式将T/R多功能芯片、天线阵列集成在一个微系统模块中,并详细介绍了基于硅工艺的多功能收发芯片设计和相控阵封装天线设计。给出了相控阵微系统的测试结果。该微系统具有高集成度、高性能、低成本的特点,可以为高速无线通信、高精度探测和成像等应用提供一个较优的技术路径。     

Experimental investigation of an adaptive feedback algorithm forhot spot reduction in radio-frequency phased-array hyperthermia

A computer-controlled adaptive phased array radiofrequency hyperthermia system for improved therapeutic tumor heating is experimentally investigated. Adaptive array feedback techniques are used to modify the electric-field in hyperthermia experiments with a homogeneous saline phantom target. A hyperthermia phased-array antenna system has been modified to implement adaptive nulling and adaptive focusing algorithms. The hyperthermia system is a ring phased-array antenna applicator with four independently controlled RF transmitter channels operating at a CW frequency of 100 MHz. The hyperthermia phased array is made adaptive by software modifications which invoke a gradient-search feedback algorithm that controls the amplitude and phase of each transmitter channel. The gradient-search algorithm implements the method of steepest descent for adaptive nulling (power minimization) and the method of steepest ascent for adaptive focusing (power maximization). The feedback signals are measured by electric-field short-dipole probe antennas. The measured data indicate that with an adaptive hyperthermia array it may be possible to maximize the applied electric field at a tumor position in a complex scattering target body and simultaneously minimize or reduce the electric field at target positions where undesired high-temperature regions (hot spots) occur     

低剖面渐变槽线天线单元设计

基于有限元仿真软件通过设置周期性边界条件的方法,分析了影响渐变开槽天线单元宽带宽角扫描性能的关键因素。通过在安装天线阵列的反射面上铺覆新型阻抗匹配材料,克服了天线高度对驻波带宽的限制,实现了天线的小型化设计。加工制作了一个20×16天线单元的实验小型面阵,并对其有源扫描驻波进行了测试。实测结果与仿真结果吻合,表明该天线在8GHz～12GHz带宽内±45°扫描范围内性能优异,可广泛应用于宽带宽角扫描相控阵天线系统。     

光控相控阵天线在卫星通信领域的应用前景（特邀）

简要回顾了光控相控阵天线的发展历程,介绍了光控相控阵天线的工作原理,探讨了光控相控阵天线在卫星载荷领域的应用优势。指出高通量卫星超宽带应用和多功能载荷多频段应用是卫星通信的发展趋势之一,光控相控阵天线在大口径、超宽带、宽角扫描方面的应用优势明显。     

Phased Array Radar Polarimetry for Weather Sensing: A Theoretical Formulation for Bias Corrections

It is becoming widely accepted that radar polarimetry provides accurate and informative weather measurements, while phased-array technology can shorten data updating time. In this paper, a theory of phased array radar (PAR) polarimetry is developed to establish the relation between electric fields at the antenna of the PAR and the fields in a resolution volume filled with hydrometeors. It is shown that polarimetric measurements with an electronically steered beam can cause measurement biases that are comparable to or even larger than the intrinsic polarimetric characteristics of hydrometeors. However, these biases are correctable if the transmitted electric fields are known. A correction to the measured scattering matrix that removes biases in meteorological variables is derived. The challenges and opportunities for weather sensing with a polarimetric PAR are discussed.