基于缝隙单元的3D多模频率选择结构研究

为了实现高性能的滤波响应,提出了一类新型基于缝隙单元的三维多模频率选择结构。首先以传统2D“十字”缝隙型频率选择表面及其级联结构为例,阐述了2D频率选择表面在结构、性能上的优缺点。为了进一步改善滤波性能,分别提出了基于均匀缝隙单元、阶梯阻抗缝隙单元、多模吸波式缝隙单元的3D频率选择结构。该类型频率选择结构可基于传输线理论进行分析,在设计频段内可产生多个谐振模式而展现出高性能滤波响应,故在微波毫米波频段具有良好的应用前景。     

毫米波四脊方波导的研究

采用模式匹配法详细分析毫米波四脊方波导的传输特性。首先将对称加载四脊的方波导横截面分成三个子区域,将其中的电磁场分量用模式函数和的形式分别展开,通过在区域交界面上施加边界条件得到展开系数,进而得出本征方程。接着采用数值计算方法求出本征值和特性阻抗等重要参数,与参考文献中的结果比较吻合。最后采用上述方法设计了工作频段为18-40GHz的四脊方波导,它可用于毫米波双极化或圆极化宽带喇叭天线的馈源传输线。     

从唯一性定理到场计算

分别给出电磁场唯一性定理和定量计算电磁场两者所需要的条件,讨论了两个条件之间的差异和关联。边值问题的例子演示了在满足场唯一性条件后,求解边值问题得到计算电磁场所需要的条件。探讨了课程中不同部分内容间的逻辑关联,及其在教学中强化知识点间的内在关系,有助于学生更完整地理解和掌握所学的课程内容。     

从物理概念理解矩形波导的导波模式

本文从导体边界条件出发,解释矩形波导内不能存在TEMz模式,并分析TE_m0^z模式的场结构。根据波数和驻波概念解释导波的截止与传播以及导波的快波特性。从方向阻抗概念得到模式的波阻抗,最后由色散方程解释导波的色散特性。本文从物理概念推导出导波模式的各种特性,更有助于学生对导波模式的理解。     

6~20GHz同轴-矩形波导转换器的设计

宽带同轴-矩形波导转换器是高性能天馈系统的重要组件之一。针对现代电子系统对高频宽带特性的迫切需求,采用矩形波导宽壁平行加载金属双脊、同轴探针与脊波导非接触式转接、脊波导-矩形波导渐变转换的结构,设计了一种多过渡段、宽频带的同轴-矩形波导转换器,获得了6～20GHz工作带宽内插入损耗小于1dB、回波损耗小于-18dB的实测结果,可满足一般宽带天馈系统的馈电及测试要求。     

小型波导缝隙天线阵的改进设计方法研究

利用传输线理论构造负载阻抗的近似计算公式,采用数值逼近法直接计算阵列中的缝隙归一化导纳,从而可以在Elliott波导缝隙天线阵设计过程中避免使用感应电动势法和矩量法,进而可以提高设计速度.最后采用该方法设计了工作频率为9.375GHz的缝隙阵结构参数,仿真结果表明改进设计方法比较有效.     

Peano分形加载单极子辐射性能的研究

对有限地板尺寸和介质填充情况下Peano分形加载单极子天线的辐射特性进行了研究.利用HFSS分析了地板尺寸和填充介质材料对天线反射系数、辐射方向图和增益的影响.仿真表明:随着地板尺寸的减小,天线的阻抗带宽和增益明显减小,H面方向图变化不大,而E面方向图的半功率波束宽度增大,波束仰角减小;填充材料的介电常数过大会导致天线性能的恶化.在分析研究的基础上,设计并研制了地板尺寸为220mm×220mm的一阶和二阶Peano分形加载单极子天线.天线分别实现了45°和36°的波束仰角,50°和45°的半功率波束宽度.仿真与实测结果均表明凋节地板尺寸是控制Peano分形加载单极子天线E面半功率波束宽度和波束仰角的一种简单而有效的方法.     

低成本高性能背腔缝隙阵列天线

基于基片集成空腔波导（ESIW）结构设计并研制了一款低成本、宽带、高增益的背腔缝隙阵列天线。天线工作在K波段,由5层低成本FR4介质板组成,通过激励谐振腔中的TM130与TM310模式以及TM320模式来拓展天线带宽。测试结果表明,该天线的子阵和阵列的反射系数小于-10 dB的工作带宽分别为27.6%和23.7%,带内最大增益为27.1 dBi,与仿真结果比较吻合。与传统背腔缝隙天线相比,该天线具有频带宽、辐射性能良好、加工成本低等特点。     

毫米波宽带正交模转换器的仿真设计

毫米波正交模转换器是毫米波变极化系统的关键部件,可实现正交极化信号双工传输的功能。此文基于探针激励矩形波导理论设计了一种对称混合结构的毫米波宽带正交模转换器。仿真结果表明:该器件带宽可覆盖整个波导主模频段。     

从唯一性定理到场计算

本文分别给出电磁场唯一性定理和定量计算电磁场两者所需要的条件，讨论两个条件之间的差异和关联。边值问题的例子演示了在满足场唯一性条件后，求解边值问题得到计算电磁场所需要的条件。本文探讨课程中不同部分内容间的逻辑关联，在教学中强化知识点间的内在关系，将有助于学生更完整理解和掌握所学的课程内容。