一款具有稳定扫描波束分辨率的宽视角相控阵天线北大核心CSCD

基于自适应稀疏阵的结构,提出了一种具有宽视角与稳定扫描波束分辨率性能的相控阵天线。阵列单元是可以在相同谐振频率下实现TM;和TM;两种模式共同工作的单激励圆环贴片天线,其具有140°的半功率波束宽度,这种宽波束辐射效果能够较好地拓展相控阵天线的扫描范围。基于此单元构建了一个35元线阵,对其波束扫描分析发现在限定增益波动小于2 dB的条件下阵列扫描范围可以达到-70°~+70°,但主瓣波束宽度随着扫描角度的增加而增大。为解决这个问题,引入了自适应稀疏阵的概念,并采用基于互耦补偿矩阵的迭代快速傅里叶变换(Iterative Fast Fourier Transform,IFFT)技术进行自适应稀疏阵的优化设计。结果表明,所提出的基于自适应稀疏阵结构的35单元相控阵天线在-60°~+60°扫描范围内增益波动始终小于1.5 dB,波束宽度波动小于1°,且峰值旁瓣电平基本保持在-20 dB以下。相较于均匀周期阵列,所提出的自适应稀疏相控阵天线能够在实现低旁瓣宽视角扫描的同时,有效提高天线在宽角度范围内扫描波束分辨率的稳定性。     

平面相控阵宽角扫描技术

宽角扫描技术是近年来平面相控阵研究领域的热点和难点。从2008年起,电子科技大学计算电磁学团队便开展了相关研究工作,提出了利用方向图可重构技术突破平面相控阵宽角扫描瓶颈的理论和实验方案,并逐步发展了基于电磁镜像原理、表面波辅助设计、磁流源技术、非周期阵列和时间反演自适应优化等理论和方法,用于实现平面相控阵宽角扫描。文章回顾了该团队在平面相控阵宽角扫描领域的研究历程,并对其研究发展做出展望。     

基于部分极化转换表面与部分反射表面的宽带高增益圆极化天线设计

该文介绍了一种具有部分极化转换与部分反射功能的超表面结构,并将其应用到具有宽带高增益性能的圆极化法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)谐振腔天线设计中。所设计的超表面在反射地板存在时能够表现出反射型部分极化转换功能从而用于F-P天线的圆极化源设计,而当反射地板被移除时其具有部分反射功能因而能够作为F-P天线的部分反射表面。通过在部分极化转换表面上方放置矩形贴片并加载寄生贴片与部分反射表面,辐射源贴片的线极化辐射能够被转变为高增益圆极化辐射,并且天线的阻抗带宽与轴比带宽均得到加强。所设计的天线经过仿真、加工与测试,测试结果表明其阻抗与轴比带宽分别为6.8～8.4 GHz (21.3%)和6.8～8.3 GHz (19.9%),峰值增益达10.5 dBi。     

理想仿真模型同天线课程教学的融合

在“天线原理与设计”课程的教学中,本文提出了构建理想仿真模型的方法,将电磁仿真同理论教学相融合,消除了实际模型中引入的次要因素的干扰,可以帮助学生更好地理解天线理论。本文设计了同理论知识学习相结合的探究式仿真实验,将以教为主转化成以学为主的模式,促进学生更好地完成天线课程的学习。     

一种基于方向图重构机制的宽带宽视角相控阵天线

本文提出了一款风车形方向图可重构单元及其作为阵元的二维平面宽带宽视角扫描相控阵天线。所提出的单馈方向图可重构单元天线由辐射贴片、直流偏置电路以及宽带人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor, AMC)反射面构成。其中,辐射贴片为馈电结构可重构的四个Vivaldi缝隙组成的风车形贴片,它能够通过改变PIN二极管的通断以实现宽带内四个端射方向上的波束切换。此外,将AMC反射面加载于辐射结构的后端,使得最大辐射方向由原来的端射方向调整为准端射方向,这样有利于单元天线组阵后的扫描波束能够覆盖到侧射方向。对该天线单元及其构建的8×8均匀平面相控阵天线进行了仿真与分析。仿真结果显示,所设计的阵列天线同时具备了宽带宽视角二维波束扫描性能,其在5.4 ~ 6.1 GHz的工作频带内可以实现±60°范围内的二维波束扫描。同时,阵列的增益波动小于4.3 dB,并且具有较低的旁瓣电平。     

一种用于Ku波段角锥天线方向性增强的结构设计

为了提高传统角锥喇叭的增益性能,设计了一种基于相位补偿方法的外置结构。从中心频点处的相位分布出发,通过在传统角锥喇叭口径面上外置镂空的同心圆柱,改善相位分布,从而实现频段内各个频点的相位补偿。选择Ku波段角锥喇叭天线作为初始模型,使用Ansoft公司的三维电磁仿真软件HFSS对外置加载结构进行仿真优化验证。仿真结果表明该天线在13～17 GHz频段内的增益平均提高了2.99 dB,中心频率处的增益提高了3.27 dB。与采用双负媒质结构的方法对比,可以实现更好的方向性。