GTD分析阵列天线在复杂电磁环境下的近场受扰

给出了应用几何绕射理论(GTD)分析计算机载电大尺寸阵列天线方向图的一种方法,比较好地解决了在复杂电磁环境下,大型阵列天线近场受扰分析的问题.该方法将阵列天线的每个阵元看成电偶极子,由于电偶极子尺寸很小,因而可以认为阵列的近场区仍然是单个电偶极子的远场区.根据这样的远场近似,可以利用几何绕射理论用解析方法计算每个电偶极子受到遮挡影响的场分布.通过独立地对阵列天线的每个阵元单独寻迹计算,并且将所有阵元的场进行叠加,就可以得到整个阵列天线受到处于近场的障碍物遮挡影响的场分布.应用此方法计算了一个阵列天线受到近场遮挡之后的方向图,并与应用HFSS仿真软件计算的结果进行了比较.计算结果表明,这一方法可以很好地应用于复杂电磁环境中大型阵列天线的近场受扰问题分析.     

面向远场计算的波谱射线方法

根据天线远区场对口径波谱的局部依赖特性,引入有效近场的概念,提出一种面向远场计算的波谱射线方法,该法采用波谱射线抽取的方法计算有效近场,通过近场空域积分计算远场,适合于具有雷达罩,透镜等近区散射体的天线远场计算。文中以带罩连续口径及阵列天线的远场方向计算为例,验证了方法的正确性和有效性。     

大型阵列天线辐射的近似分析

将散射矩阵推广到阵列天线的辐射分析当中,推导出阵列天线辐射计算基础理论公式.该公式综合考虑了天线与馈电系统的失配引起的反射、天线单元之间的互耦效应以及天线单元在阵列当中和位于自由空间的辐射特性的变化.采用算例验证了该计算公式的正确性,根据阵列单元的辐射特点和S参数特点,提出了大型阵列辐射场的近似计算方法.以此为基础采用泰勒馈电设计了副瓣电平低于一30dB的大型阵列天线.     

基于方向图乘积的阵列天线口径反演

介绍了一种利用近场测量系统进行阵列天线口径反演的新方法。该方法将近场测量系统采集的近场数据变换到平面波谱（PWS）,在平面波谱上进行天线单元因子补偿后运用口径场反演算法,重构出被测阵列天线口径面上各天线单元馈电端口的幅相分布。随后使用计算机模拟的方法在理想近场数据上加入单元通道误差,将乘积反演方法与传统插值反演方法在模拟结果上进行对比,随后分析了单元不一致给反演结果带来的影响,证明了该方法具有较高的反演精度,有效提高了阵列天线口径校正的效率。     

直线阵列天线的设计与性能分析

基于工作频率在1.79 GHz的矩形微带天线,利用FDTD进行建模和仿真,设计出了几种直线阵列天线。阵列天线单元数分别为2n(n=0,1,2,3),分别计算了它们的远场辐射方向图。讨论了阵列天线单元数目的影响,分析了阵列天线的主要性能参数,并得出了结论。     

基于未知源域重构的无相位近场测量技术

天线的远场对于研究天线辐射特性具有重大意义,由于远场的直接测量有着诸多限制,近场测量技术计算远场因其简洁准确的特点得到广泛应用. 然而,传统的近场测量技术要求获取近场区的幅度和相位分布才能发挥作用,随着天线频率的升高,人们想要在近场区获取准确的相位信息变得十分困难. 为了解决该技术难题,文中提出一种无相位近场测量技术. 利用一个封闭面上的幅度信息重建或猜测出包围待测天线的球面切向电场分布,并采用遗传算法进行全局优化,其最初为四组随机数据,经过数次优化后将逐渐接近准确结果. 仿真结果表明,本文方法能够在忽略相位信号的前提下,计算出准确的远场辐射特性.     

一种一维相扫数字阵列快速校准方法研究北大核心CSCD

在相控阵天线校准中,常用的平面近场校准方法需要专用的测试场地和设备,效率不高;而“中场法”仅需要在阵面前方不远的距离上放置测试天线,利用相控阵单元可单通道控制的特点,实现快速和高精度校准。“中场法”对场地要求不高,因而获得广泛应用。该方法使用条件是:测试天线相对阵面中心的距离不满足远场条件,但测试天线和阵中单元的距离须满足远场条件。在一些大型的两维阵列,方位面为无源行馈天线,仅在俯仰面电扫,若满足行馈天线的远场条件,则需要较远的距离。文章研究了一维相扫的平面阵的快速校准方法,分析了校准误差分布,并通过远场波瓣验证了该方法的有效性。该方法进一步拓展了“中场法”在相控阵天线校准中的应用。     

球面近远场和远近场变换算法

天线的远场对于研究天线辐射特性具有重大意义，近场测量技术因其能够避免直接测量远场而得到广泛应用，该技术采用近远场变换获得远场，然而，检验该远场的准确性也是很重要的.为了解决此类问题，文中以球面近场测量为例，提供了一种解决方案.该方案主要探讨了球面波模式展开理论，该理论是实现球面近远场变换算法的关键，其将待测天线在空间建立的场展开成球面波函数之和，天线的加权系数既包含了远场信息也包含了近场信息.因此，不仅能够利用近场测量信息获得远场辐射特性，同样能够利用远场辐射特性反推得到近场处电场，这样就能检验由近远场变换算法得到的远场是否准确.文中首先推算得到了近远场变换公式，随后进一步推算得到远近场变换的公式，最后将本文算法计算结果与FEKO测量结果进行比较，二者吻合良好，从而证实了本文两种算法的有效性.     

基于最小二乘法的平面波综合

将最小二乘法引入近场天线测量中,提出了一种新的平面波综合方法。以半波对称振子组成的矩形平面阵作为平面波综合的理论模型,用这一新方法寻求阵列单元的最佳幅相分布,以使所综合出的准平面波质量最好。计算结果表明在待测区域大小一定的条件下,利用本文方法可以实现较传统方法更小的探头阵列要求。良好的仿真结果证实了该方法在天线测量及散射测量应用中的有效性。     

单元方向图对阵列综合性能影响分析

在阵列天线综合问题中,传统方法假设各辐射单元各向同性且忽略互耦效应。工程应用中这些忽略会给计算结果带来较大的误差。本文首先建立了天线单元方向图对天线阵列性能影响的数学模型,对阵列指向精度、目标方向图赋形等问题进行了仿真对比分析。为了克服由单元方向图带来的误差,将阵中单元方向图代入优化过程中,算例表明该措施的有效性。考虑了阵列边缘单元辐射特性差异对阵列性能的影响。仿真结果表明在优化过程中考虑这些差异可以进一步提高计算精度。     

传输线矩阵(TLM)方法在分析天线阵辐射特性中的应用

本文运用传输线矩阵(Transmission-line Matrix.TLM)方法分析由理想点源构成的直线天线阵的中间区和远区的场特性,并对天线阵的辐射方向图进行了数值计算:本文计算结果与解析分析结果吻合得很好,表明TLM方法是分析天线阵的近区、中间区和远区场的分布特性以及辐射特性的一种较好的方法.     

大型波导缝隙阵与天线罩的一体化高效精确分析

针对带罩大型波导缝隙阵的辐射特性分析, 基于并行区域分解合元极算法, 提出一种多区域的精确高效算法.将每根波导缝隙天线以及天线罩实体目标作为一个有限元计算区域, 各区域之间通过基于各区域表面的边界积分方程进行耦合, 并于天线罩内部应用区域分解技术来降低计算资源实现高效计算.与传统单区域合元极的数值结果比较验证了该多区域方法的精确高效性, 还计算分析了带罩大型波导缝隙阵的频域辐射特性.     

一种高频电大尺寸天线测试的新方法

文章提出一种简单可行的高频电大尺寸天线辐射测量新方法.该方法基于天线形面光学精密测量,将形面分为多个区域,每个区域带入实际光学测试采样点数据,采用电磁场数值计算得到天线的辐射方向图.光学测试系统提供了足够高的测试精度可以满足微波、毫米波甚至太赫兹等频段天线的测试要求.该方法还可以解决超大型可展开天线测试以及模拟星载环境实验条件下天线辐射测试难题.     

一种考虑互耦的脉冲天线阵列快速计算方法

基于有源单元方向图思想, 提出了一种可用于计算脉冲天线阵列时域辐射场的快速方法.该方法在考虑单元间互耦的情况下, 将大型阵列的时域辐射场计算问题转化为一个小型阵列的计算问题, 大大地减少了计算量.采用文中的阵列综合方法, 结合有限积分法软件, 仅对一个5×5元阵列进行模拟, 即可推算出大型阵列的远场方向图, 其计算时间不超过全波模拟时的十分之一.计算结果与仿真软件的仿真结果吻合较好, 验证了方法的正确性.       

线天线及天线阵的时域传输线矩阵法分析

本文针对线天线及天线阵的频域分析方法的缺点，首次将时域传输线矩阵法应用到这一领域，应用时域ＴＬＭ法时，只需经过一次运逄就可以得到天线及天线阵各个区域的场特性，本文计算方法及数值结果表明，运用时域ＴＬＭ法可以对各种大型天线阵进行有效的分析，便于工程应用。     

Radiation Properties of Carbon Nanotubes Antenna at Terahertz/Infrared Range

The geometric structure and the terahertz/infrared radiation characteristics of carbon nanotubes dipole antenna arrays have been investigated by CST MICROWAVE STUDIO based on finite integral methods. In terahertz and infrared frequency span, the antenna properties such as electrical field distributions, scattering parameters, standing wave ratio, gain, and two dimension directivity patterns are discussed. Our results show that N?×?N antenna arrays have higher radiation efficiency than single carbon nanotube dipole antenna.     

模拟分析具有表面等离子体效应的纳米光学天线及其阵列

基于时域有限差分方法,模拟分析了位于介质材料上的杆形和蝴蝶结形两种金纳米天线及杆形天线阵列.结果表明天线近场光斑直径约可以达到波长的1/11,蝴蝶结形天线的光斑强度可以比入射光场增强91倍.杆形天线阵列仍可以实现这种增强效应.蝴蝶结形天线中光场增强最高可以达到28000倍,而且局域化的光场町以耦合到天线臂上的纳米颗粒.     

MF AM antenna radiation pattern verification method by near fieldmeasurements

No other component of a broadcast system offers as many options in terms of performance and efficiency as the antenna system. The radiation pattern of a MF (medium frequency) antenna is one of the major characteristics to describe the performance of the system. To optimize the reach and effectiveness of broadcast antennas and to prove regulatory compliance it is essential to know their radiation pattern for a given operating environment. Consequently it is of great interest for the broadcaster to verify the specified patterns on the installed antenna system. A tried and trusted method is to fly a helicopter or a plane carrying special recording equipment to perform far field measurements over the site. Besides being costly, this is not always possible. In this article, ground based methods where the calculated radiation patterns are verified by near field measurements are presented. This method provides good results with less expenditure compared to the above mentioned airborne far field measurements     

基于旋转永磁体的低频通信技术研究

旋转永磁体天线作为一种新型低频磁天线,克服了传统低频线圈体积大、功耗高、效率低的缺点,主要应用于近场低频磁通信中。该文利用FEKO分析了天线近区磁场随方向的变化规律,探究了近场范围内无限大地面对天线近区磁场分布的影响,结果表明:天线在其径向辐射强度最大,在其轴向辐射强度最小。并且在较近的通信距离范围内,地面对磁场信号的影响较小。分析了转动惯量和磁矩之间的关系,对永磁体结构参数进行了优化,研制了两款样机,并对优化前后的旋转永磁体天线功耗进行测试,实验结果表明:在质量大30 g的情况下,优化后的永磁体天线比优化前的天线平均功耗低5.5 W左右。利用直接天线调制方式磁场的2FSK调制,通过非相干解调恢复码元信息,测试结果表明:复杂电磁环境下,优化后的永磁体天线可以在20 m范围内实现码元速率为3.5 bps的超低频通信。     

阵列天线近场校准方法及在波束形成中的应用

大型相控阵天线阵列由于天线口径很大,给天线远场测试带来很多困难,天线近场测试方法可以有效解决这类问题。本文在实际工程中利用天线近场测试方法对大型天线阵列的幅相误差进行了测试及校准。试验结果表明,此方法可以用于评估阵列天线的一致性。波束形成后,相对于接收机闭环校准,天线误差校准可以明显降低旁瓣,并且测角偏差明显减少,在短波低频段表现尤为突出。