高功率近场卡塞格伦天线的设计

系统地给出了高功率近场卡塞格伦天线的设计.刺用内壁光滑的指数型多模喇叭满足高功率微波天线对馈源高功率容量和良好辐射特性的要求,并将介质透镜加栽于喇叭馈源口面,以保证对天线副面进行平面波照射.通过优化设计,得到X频段高功率近场卡塞格伦天线的结构尺寸,使其理论功率容量大于600 mW.实测结果与仿真结果吻合良好,证明该设计方案的可行性.     

X波段高功率微波宽角相扫阵列天线

根据工程需要，提出了一种X波段高功率微波宽角相扫阵列天线。基于模式转换和阻抗匹配原理，提出了一种适配角锥喇叭天线和SMA连接器的高功率同轴波导变换器，设计了过渡腔体结构调节功率容量，加载金属匹配块实现阻抗匹配，并与阶梯脊波导一体加工，极大地降低结构复杂性。在8.2～8.8 GHz内单元电压驻波比(VSWR)<1.25,功率容量为41.83 kW,与普通喇叭单元相比功率容量得到大幅提升。7×7阵列可实现±30°圆锥扫描，具有较宽扫描特性。该天线易于加工，可实现灵活波束扫描，具有一定高功率微波应用价值。     

双边立柱探针耦合的高功率径向线螺旋阵列天线

以提高阵列天线功率容量为目标,提出并研究了一种采用双边立柱探针耦合的48单元高功率径向线螺旋阵列天线.首先介绍了该天线的工作原理与特点,然后从单元天线的设计、耦合探针的设计、阵列布局的设计等方面阐述了天线的设计过程,最后对中心频率为4.0 GHz的阵列天线进行了实验研究.分析结果表明该阵列天线可以实现GW级高功率微波的发射,实验结果表明在3.9～4.1 GHz的范围内,天线驻波比小于1.5,增益大于22.1 dB,口径效率大于47%.     

偏馈抛物柱面型空间功率合成天线研究

用口面场积分方法分析了偏馈抛物柱面型空间功率合成天线.在不同的馈源组阵方式,不同的抛物柱面夹角时,得出最佳的馈源喇叭的尺寸,最佳的馈源轴线指向,和最佳的抛物柱面边缘照射电平.计算偏馈抛物柱面天线的增益因子与抛物柱面尺寸的关系,比较不同的增加天线增益方法的优劣,指出H面喇叭E面阵列作为馈源比E面喇叭H面阵列作为馈源的抛物柱面天线具有更高的增益因子.本文的研究结果用于指导空间功率合成天线的设计.     

波束波导传输系统与天线设计

波束波导传输系统具有功率容量高、不需要旋转关节等优点,非常适合在大功率微波系统中应用。本文简单介绍了波束波导系统,设计了一款基于波束波导传输系统的天线,讨论了其馈源的设计及镜面的选取,并利用基于GRASP软件的QUAST模块进行了优化分析。为进一步验证GRASP计算的可靠性,将波束波导天线前两个反射面在HFSS中进行了仿真,并与GRASP所得结果进行了比较,比较结果显示两者吻合较好。     

三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的设计

为了提高矩形径向线螺旋阵列天线的极化和匹配性能,将顺序旋转相位技术应用于天线的设计中,提出了一种12单元三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线(子阵).螺旋天线作为单元天线.设计结果表明:天线具有较高的口径效率和良好的匹配特性,能在一定频带内实现微波的圆极化定向辐射,将多个子阵组合就可以构成高增益的大型阵列.同时,通过对子阵的特殊设计,使其具有较高的功率容量,为高功率微波的定向辐射提供了新的技术手段.     

波束波导馈电的新型偏置近场卡塞格伦天线

提出一种新型偏置近场卡塞格伦天线,天线的主副镜均由具有圆口径的抛物面镜构成,给出了主副镜的几何参数和设计方程。采用非传统且适应高功率应用的波束波导进行馈电,天线系统（含波束波导）采用了几何光学和去极化的设计方法。根据照射锥削角和高斯束腰设计了方向图圆周对称的波纹喇叭馈源。在此馈源喇叭的基础上,根据高斯波束法得到波束波导各镜面尺寸。采用物理绕射理论对一个设计实例的方向图进行分析,证明该天线系统具有极低的交叉极化电平和旁瓣电平。     

基于超高峰值功率发射机技术的微波源研究

为满足更大功率的微波源系统需求,提出了基于超高峰值功率发射机技术的微波源方案。建立了一个200MW 级高功率微波源验证系统,突破了65MW 级高功率速调管发射机小型化设计、200MW 级功率压缩、超大功率相控阵天线和超高峰值功率发射机监控与抗干扰等关键技术,为高功率微波源技术的研究提供了一种新的途径。介绍了微波源的应用现状和特点,阐述了微波源系统的组成、关键技术和具体的解决方案。详细介绍了超大功率发射机改进型调制器的设计,给出了脉冲变压器的仿真波形和电缆的高压电磁特性仿真图。最后对三种微波源方案进行了比较,给出了微波源系统工程化运用的改进建议。     

一种新颖的高功率小型化等效天线

报导了等效天线的设计原理，提出了用金红石陶瓷和SW-26型高功率吸收材料组成吸收体吸收微波功率的设计方案。利用金红石陶瓷相对介电常数εr=100的特性，有效减小等效天线的几何尺寸；应用SW-26型高功率吸收材料，使等效天线沿传输方向相等长度吸收的微波功率相等。在米波波段实现了小型化，获得了高性能。     

短螺旋天线改进设计

以提高天线功率容量为目标,提出了短螺旋天线的改进方案,数值模拟了螺旋主要结构尺寸对其辐射特性和最大场强的影响,给出了具有较高功率容量的短螺旋天线模型.工作频率为4.0 GHz时,改进后的短螺旋天线轴向方向性系数为8.75 dB,轴向轴比为1.22 dB,真空状态下的功率容量提高到64MW.将该单元天线应用到了高功率螺旋阵列天线的设计中,通过对阵列天线的实验测量说明了短螺旋单元天线的良好性能.     

5G天线对典型强电磁脉冲响应的对比分析

针对强电磁脉冲环境对5G通信系统的威胁,以5G天线为例,研究了典型电磁脉冲经天线口面耦合进入天线端口的电磁脉冲能量大小。利用电磁仿真软件分析了微带天线单元在高空核爆电磁脉冲、高功率微波以及超宽带电磁脉冲环境下天线馈电端口处感应的瞬态电压的时域和频域特性。仿真结果表明:高功率微波和超宽带电磁脉冲在天线单元馈电端口的感应电压较大,极易干扰甚至毁伤5G通信系统的射频后端。     

Vulnerability of European Rail Traffic Management System to Radiated Intentional EMI

In this paper, the vulnerability of the future electrified railway system in Europe from a high-power microwave (HPM) source is investigated. The scenario of in-band disturbances radiated toward a GSM-R antenna and damaging the connected communications system is evaluated for different classes of HPM sources and situations. The minimum realistic distances for the different HPM sources from the antenna to cause permanent damage is shown, and the severity of threat from the different sources is discussed.     

星载太赫兹辐射计天线系统设计与分析

设计了一套星载太赫兹辐射计天线系统, 分别由偏置大口径卡塞格伦反射面天线和前端准光学馈电网络组成, 可以实现300 GHz、380 GHz和425 GHz三个频率通道同步接收电磁波辐射信号.详细介绍了准光学馈电网络的设计原理以及馈电组件的设计过程, 通过仿真分析可以验证馈电网络的输出参数完全满足设计指标要求.还介绍了太赫兹辐射计天线模型的建立过程, 通过分析并计算各频率通道的远场辐射特性, 结果表明:天线系统具有高增益、高隔离度等良好的辐射特性, 其主要电性能参数, 如主波束效率、交叉极化水平等, 明显优于其他辐射计系统参数, 有效地验证了该天线系统设计方案的合理性与可行性.     

高功率微波武器技术的发展评述

由于固体电子学在军事技术中的广泛应用,高功率微波（HPM）武器的潜力正在迅速提高。本文简要描述目前世界HPM武器技术的发展现状,介绍美国HPM武器计划的目标和主要成就。然后分析脉冲功率发生器、多脉冲和单脉冲装置及天线子系统的关键技术和面临的挑战。最后评估了HPM技术的未来发展前景。     

高功率微波照射下阿基米德螺旋天线响应特性

天线在高功率微波辐照下的响应特性分析是研究后端接收电路干扰特性及毁伤效应的依据。以典型的平面阿基米德螺旋天线为研究对象,利用理论分析和时域有限积分方法相结合,研究了该天线在高功率微波场作用下的时域和频域响应特性,并开展了相关的试验验证。结果表明,通过Friis 传输理论预估的发射功率和实际发射功率的误差在1 dB 量级,仿真得到的响应信号和测试得到的响应信号在时域波形和频谱特性上均吻合较好,仿真方法正确有效,为高功率微波照射下天线响应特性的研究提供了技术支撑。     

天线差斜率对测量雷达测角精度的影响

对于精密跟踪测量雷达,系统的威力和跟踪精度是天线设计时考虑的两个重点。在天线设计中,威力主要由天线的和增益保证,而精度主要是由雷达天线的归一化差斜率保证,即天线归一化差斜率是影响精密跟踪测量雷达测角精度的重要因素。文中着重阐述了差斜率的定义以及差斜率对系统精度的影响进行了分析;然后结合实际情况,分析了五喇叭馈源差斜率对系统精度的影响情况,最后提出了馈源优化的措施,并且检验了馈源优化后的系统角度随机误差,满足雷达设计要求。     

高功率双层径向线螺旋阵列天线理论分析与数值模拟

研究了一种高功率双层径向线螺旋阵列天线.论文首先介绍该阵列天线的工作原理,然后从工作原理出发,设计中心频率为4.0 GHz的高功率双层径向线螺旋阵列天线,提出并研究了螺旋单元天线的磁耦合馈电,最后用有限元算法软件对阵列天线进行了数值模拟.模拟结果表明:该口径为320mm的天线在中心频率上可获得21.13dBi的增益,口径效率可达72.3％,在-12°≤θ≤12°的范围内轴向轴比值小于1.55;在3.8GHz~4.2GHz的频率范围内增益大于20.68dBi,口径效率大于69%,天线轴向轴比值小于1.7.     

四网协同中室内分布系统天线口功率的理论研究

如何在四网协同中改造现有或新建分布系统是重中之中的问题。主要介绍了四网协同中各系统天线口功率的基本计算方法,在已知各系统边缘场强的前提下,最终确定四网协同的天线口功率,为后续的分布系统设计方案提供了重要依据。     

Full-wave simulation,design and implementation of a new combination of antenna array feed network integrated in low profile microstrip technology

In this paper, a new modified combination of antenna and array feed network integrated in low thickness microstrip technology is presented. A concept similar to the concept of coherently radiating periodic structures is used to feed a 4-element antenna array. In the feed network, a new combination of Gysel-based 3 and 5 port components as power dividers/combiners is employed to propagate the power into the antenna array so that the desired Gaussian-like amplitudes and linear phase distributions can be obtained. These multi-port components are modified to design the feed network by single-layer microstrip technology without the matching and isolation circuits and through-substrate vias. Therefore, the manufacturing cost and difficulty and design complexity are reduced, considerably. Full-wave simulations of the feed network, unit cells and the final integrated antenna array are done, step by step and the results considering all possible losses are presented. To validate the designs, two prototypes, first the feed network and second the integrated module including both antenna array and feed network designed at 3.5 GHz were fabricated and measured and the S parameters (amplitude and phase) were compared with the full-wave simulations. A good agreement between the results including impedance and radiation characteristics is shown.     

双频双极化微带共形天线

设计了一款工作在不同频率的双极化微带共形天线。首先,天线单元采用矩形微带贴片,并且通过改变贴片尺寸实现两种谐振频率;其次,改变两种单元的馈电方向,以此实现不同极化辐射;最后根据天线单元排布形式,设计了基于T 型功分器的馈电网络。根据最终的仿真结果,加工了天线实验样机。在工作带宽内,天线1、2 不圆度为分别为3. 56dB 和3. 98dB,增益分别为1.1dBi 和0.85dBi。通过比对,实测结果与仿真结果一致性较好,达到了预期目标。