一款圆-线极化变换天线罩的设计与应用

利用对称和反对称圆极化天线对构造了一种圆-线极化调制模块,并将其作为模块单元,设计了一种具有极化变换功能的天线罩。调制模块中的对称圆极化天线对实现同旋向圆极化变换,反对称圆极化天线对则实现异旋向圆极化变换。利用左、右旋向极化波合成线极化波,实现圆-线的转换功能。仿真与测量结果表明,天线罩在工作频段(中心频率5.8 GHz)具有较好的透波性能和极化变换性能,透射系数大于-3 dB,带宽达到900 MHz。该天线罩应用于天线的接收端,并设计了线极化接收天线进行实验验证。测量对比表明,天线罩可以有效增强接收信号的能力。     

卫星广播电视接收极化方式的正确使用

介绍极化的基本概念。极化分为线极化波和圆极化波两种，其中线极化波又分为水平和垂直两种极化波，圆极化波又分为左、右旋圆极化波。阐述了圆极化馈源对各种极化波的接收和线极化馈源对卫星发射线极化波的接收两种方法、技巧。     

馈电相位可调极化可重构微带贴片天线

设计了一种相位可调的极化可重构微带贴片天线.该天线采用双馈电方式工作,通过改变馈电网络中4个单刀双掷开关的导通状态在两个馈电点形成不同的相位差,从而实现左旋圆极化、右旋圆极化以及线极化之间的切换.实验结果与理论分析和仿真结果相吻合,天线实现了良好的极化重构能力.特别是不同极化状态下,天线工作频率具有良好的一致性.     

卫星广播电视接收极化方式的正确使用

介绍极化的基本概念.极化分为线极化波和圆极化波两种,其中线极化波又分为水平和垂直两种极化波,圆极化波又分为左、右旋圆极化波.阐述了圆极化馈源对各种极化波的接收和线极化馈源对卫星发射线极化波的接收两种方法、技巧.     

三端口宽带极化可重构紧耦合天线阵列

提出了一种三端口宽带极化可重构紧耦合天线阵列。该阵列单元由蝶形偶极子、阻抗变换器和巴伦组成,通过最大功率传输效率法(MMPTE)优化出天线三个端口的所需最优激励分布,从而实现天线在左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)以及在方位角平面任意角度线极化(LP)多种辐射模式之间的切换。最终优化得到的阵列的尺寸为π×60² mm²×30 mm(π×0.7²×0.35λ₀³=0.549λ₀³,其中λ₀为中心频率处的自由空间波长)。测试结果表明,该阵列在左右旋圆极化和线极化状态下的相对阻抗带宽(|S₁₁|<-10 dB)都为50.7%,且3 dB增益带宽基本能覆盖阻抗带宽。左右旋圆极化轴比小于3 dB,并且轴比带宽(AR<3 dB)可以覆盖整个阻抗带宽。在3.5 GHz处,阵列在各种极化状态下的最大实际增益均大于8.8 dBi。     

基于对称哑铃型的双圆极化微带天线设计

小型化和宽轴比带宽是双圆极化天线设计领域的研究热点。文章设计了一款馈电结构简单,天线尺寸较小的双圆极化微带天线。天线利用同轴电缆双端口馈电,在介质板上下两层对称分布的两个哑铃型贴片,分别辐射右旋圆极化(RHCP)波和左旋圆极化(LHCP)波。在天线的基础上,添加寄生贴片,通过天线互耦作用,改善了天线的匹配和增益情况。经仿真分析,此天线实现了48%的工作带宽和13%的轴比带宽,具有工作频带宽,可实现双圆极化,结构简单以及尺寸小型化的特点。     

极化可重构的差分微带天线设计

提出了一种极化可重构的差分微带贴片天线。该天线不但可无缝集成于全差分射频收发前端,也可以通过改变4个PIN管开关的导通状态,调节方形贴片四角的寄生贴片的微扰状态,实现左旋圆极化、右旋圆极化以及线极化之间的切换。理论分析和仿真结果相吻合,该差分天线不仅拥有极化分集的能力,而且在工作频率约2 GHz范围,四种极化方式下的天线的回波损耗均大于10 dB,增益均大于6 dBi。     

新型单馈共口径三频三极化微带天线的设计

提出了一种新型的利用单口馈电的共口径三频三极化微带天线,该天线可覆盖北斗系统的3个工作频段。其中北斗一代L频段为左旋圆极化,S频段为右旋圆极化,采用单层结构两块贴片嵌套的形式实现双频工作,通过单馈形式引入微扰产生两个圆极化信号;北斗二代L：B3频段为线极化,通过挖孔耦合馈电的形式实现;天线采用单个底馈探针结合容性托盘耦合馈电,展宽了天线的工作带宽,弥补了单馈圆极化微带天线轴比带宽窄的缺点。     

一种X波段双圆极化天线的设计

本文提出了一种X波段的双圆极化微带天线。单元天线利用宽带定向耦合器实现双圆极化特性,切换馈电端口可辐射左、右旋圆极化波。耦合器通过金属化通孔与圆形贴片连通,获得了良好的轴比性能。仿真结果表明,单元天线的工作频带为9.5-11.0GHz,带内轴比小于2.04dB。单元天线剖面高度约为0.09倍波长,相对带宽为14.63%。辐射右旋圆极化波时,XOZ面、YOZ面的半功率波束宽度分别为98.5°、96.7°;辐射左旋圆极化波时,XOZ面、YOZ面的半功率波束宽度分别为97.8°、96.9°。并将单元天线排列成十六元线阵,仿真阵列的性能。十六元阵列的工作频带为9.6～10.9GHz,带内轴比小于2.61dB,最高增益18.16dBi,相对带宽为12.68%。     

一种低剖面可重构全向圆极化天线的设计

本文提出了一种低剖面极化可重构全向圆极化天线。该天线由一个1×4偶极子阵列天线和一个单极子天线组成,通过设计可重构馈电网络来激励这两部分子天线,可产生左右旋可切换的全向圆极化波。设计的馈电网络主要由一单刀双掷开关电路和一紧凑二阶3dB耦合器组成,从而可输出幅度相等、相位差可在±90°间切换的两路信号。将馈电网络的两输出端口分别与水平极化的偶极子阵列天线和垂直极化的单极子天线相连,便可使天线在左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP)两种辐射状态之间切换。设计的天线总体截面积为59.9×59.9×πmm2,天线厚度为0.058λ0。测试结果表明,该天线在左右旋圆极化状态下的阻抗带宽（|S11|＜ -10 dB）分别为21.5%（2.24~2.78GHz）和19.4%（2.32~2.81GHz）。全向左右旋圆极化状态的重叠轴比带宽(AR＜3dB)约为7% (2.44~2.62GHz)。天线的最高增益为-0.9dB,水平面增益波动小于1.3dB。     

基于超构表面的高效宽带交叉极化转换器设计

基于近年来利用超构表面在调控电磁波极化状态方面的热度,应用超构表面设计了一种适用于微波频段的新型极化转换器,可以在比较宽的带宽内,将入射的线极化波高效地转换为其交叉极化的反射波,在四个频点附近转换效率甚至达到100%。在整个工作频带内,仿真和测试结果基本吻合,仿真得到极化转换效率高于90%,频带宽度为7. 88-20. 70 GHz,相对带宽达到了89. 7%。理论上给出了极化转换器的设计原理,仿真确定了转换器谐振点的位置,分析了极化转换器工作的物理原理,实验验证了极化转换器的效果。所设计的极化转换超构表面在极化选择控制方面有重要应用。     

一种透射型线-圆极化转换超表面的设计及应用

提出了一种单对角线开缝的方形单元构成的透射型极化旋转超表面,并将其应用于宽带圆极化微带缝隙天线的设计中。采用等效电路法分析了超表面实现线-圆极化转换的工作机制,并对天线圆极化带宽的影响因素进行了参数扫描。仿真结果表明:加载超表面使线极化微带缝隙天线产生了圆极化辐射;同时,扩展了天线的阻抗带宽。天线相对阻抗带宽达到了33.2%,3 dB轴比带宽达到了19.5%,在阻抗带宽内天线增益均高于6.8 dBi,证实了新型超表面结构具有良好的极化旋转特性。     

太赫兹超材料极化转换器设计及其特性分析

提出了一种反射型太赫兹超材料极化转换器.该极化转换器结构单元由典型的三层结构组成,上、下两层为金属层,中间为介质层,顶层金属层由一个开口谐振环和一个镂空圆盘组成.研究结果表明:该极化转换器能够将x极化波转换为y极化波,在0.584 0～1.352 0 THz频带上极化转换率大于80％,在0.642 4、0.936 4和1.301 8 THz处极化转换率接近100％.该极化转换器结构简单、便于加工,且能实现宽频带极化转换,在太赫兹波通信、成像等方面有广阔的应用前景.     

Asymmetric Fission Transmission of Linear-to-Circular Polarization Converter Using Bi-layer Split Ring Structure

A circular polarizer based on bi-layer split ring structure is proposed that could achieve asymmetric fission transmission of linearly polarized wave at the dual band. Firstly, a new approach of “Fission Transmission of Electromagnetic (FTEM) waves” is introduced to understand the polarization transformation behavior for linear-to-circular polarization. The designed structure achieves broadband circularly polarized wave with an asymmetric transmission over resonance frequencies by the principle of FTEM wave. The electronics circuit of proposed structure demonstrates the transformation behavior of EM waves when the electric and magnetic coupling between the upper and lower patterned SRR is reached at the certain strength. The physics of the giant circular dichroism effect and optical activity is illustrated by the surface currents distribution on the structure. The proposed structure achieves a right-handed circularly polarized wave and left hand circularly polarized wave with high transmission at 13.94–15.70 GHz and at 16.0–17.03 GHz, respectively. The axial ratio bandwidth of 11.76 and 6.86% is obtained at the dual band. The simulated and measured results exhibit good correspondence.     

一种新的基于光纤光栅测电磁场的解调系统

提出了一种新的使用光纤光栅测电磁场的方法,依据磁场与光纤光栅偏振相关损耗(PDL)成正比的原理,运用1/4波片转化左、右旋圆偏振光为线偏振光,根据所检测出的两偏振光光强推算出磁场强度,并论证了其可行性.     

圆极化移相器相移特性研究

根据铁氧体耦合波理论推导出圆极化移相器对任意极化电磁波的传输矩阵，在此基础上研究了椭圆极化波、线极化波、圆极化波在移相器内的传输特性，数值仿真表明用基于线极化分量的差相移检测方法检测非标准圆极化波的测量结果不仅与激励状态有关，还与选定的线极化方向有关，利用本文的结果可以对圆极化移相器测试系统进行误差分析，对于提高测量精度有一定指导意义。     

顺序旋转圆极化相控阵的交叉极化抑制

针对大规模圆极化相控阵天线设计中交叉极化特性评估计算量大的问题,从阵列极化合成理论出发,提出一种简化的计算方法.推导出采用顺序旋转方法形成圆极化的阵列天线的寄生交叉极化阵因子公式,提出旋转相位差值矩阵这一参数,用于对顺序旋转形成交叉极化的机理进行直观的解释.对比分析线极化、椭圆极化单元按不同顺序旋转方式构成的阵列天线的交叉极化特性优劣,列出毫米波通信工程中宽角扫描相控阵天线的单元选型方案、极化合成布阵方式选型方案,为交叉极化抑制提供了设计参考.     

线极化波和圆极化波与腔体的耦合比较

线极化波与腔体的耦舍效果受腔体上窄缝方向的影响很大,而圆极化波与腔体的耦合对窄缝方向的依赖比较小。利用时域有限差分法,采用相同振幅的线极化波和圆极化波入射,分别计算它们与开有单缝和T形缝隙的屏蔽腔体的孔缝耦合效应。比较两种极化形式的波入射时,耦合到腔体内部功率密度最大值随极化方向的变化关系,从而得出结论：同幅度的圆极化波比线极化波更容易耦合进入腔体,并不易受缝隙形状影响。     

A wave polarization converter for circular polarization

A linearly polarized wave may be converted to a circularly polarized wave by means of a panel which provides90degdifference in transmission phase between two crossed linear components. This phase difference is obtained over a wide frequency band by means of thin sheets containing both inductive and capacitive shunt susceptance. Low reflection and near unity axial ratio may be obtained by means of three sheets which are spaced for least reflection. An experimental polarizer has been constructed using three photo-etched sheets and a dielectric honeycomb core. Over a 20 per cent band the axial ratio of the circular polarization is within 1.7 db and the insertion loss is within 0.5 db. Over a 46 per cent band the axial ratio is less than 2.0 db and the insertion loss is less than 1.0 db.     

通过圆偏振光提高飞秒激光诱导击穿光谱的发射强度

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种快速、实时的元素成分分析技术。为了提高LIBS的灵敏度,人们已经提出多种方法来提高LIBS的光谱强度。本文采用飞秒脉冲激光烧蚀黄铜产生LIBS,对比了圆偏振和线偏振下LIBS光谱的强度,结果发现圆偏振下的光谱强度比线偏振下的强,光谱强度大约提高了15%。采用飞秒激光照射金属时,金属内部的自由电子吸收光子的能量。在线偏振飞秒激光场中,电子在脉冲的每个光学周期中经历交替的加速和减速;而圆偏振飞秒激光可以连续加速电子,因此电子可以获得更高的能量,这使得圆偏振飞秒激光产生的光谱强度不同于线偏振飞秒激光产生的光谱强度,圆偏振激光有助于改善飞秒LIBS信号的强度。