Ku频段全金属圆极化平板天线设计

本文介绍一种Ku频段全金属圆极化平板天线的设计,采用多层金属波导腔体结构降低天线剖面,由上到下依次为辐射层、谐振层、功分馈电网络层,其中,辐射层为4×4个斜六边形开口波导腔体,将线极化信号扭转为圆极化波辐射;谐振层利用梅花状波导腔体有效展宽了天线的阻抗带宽,功分馈电网络层为紧凑型一分四波导功分器。通过电磁仿真软件Ansoft HFSS进行仿真设计,仿真结果表明,该天线相对阻抗带宽为21.8%,在工作频带内,驻波小于2,3dB轴比带宽为5.4%,天线效率大于80%。根据仿真设计结果,加工了一套12×12单元天线阵列,对阵中天线单元进行测试,测试结果与仿真结果符合较好。     

基于超材料的低RCS微带天线设计

近年来，电磁超材料因具有灵活调控电磁波的能力而被广泛应用在天线雷达散射截面（Radar Cross section,RCS）减缩设计中。实现天线RCS值减缩设计的难点是在不影响天线自身辐射特性的条件下，有效拓展天线RCS值减缩带宽。为此，基于超材料的完美吸波电磁特性，通过多个方环形结构以及加载多个电阻实现宽频带设计，设计一个超宽频带单层超材料吸波单元，将其应用在天线低RCS值设计中，设计一款适用于无人机通信频段的低RCS微带天线。通过仿真测试对设计天线和参考天线进行对比，结果表明，设计的天线在保证自身辐射特性不变的情况下，能够在6.5～18 GHz频带内实现大于10 dB的减缩效果，为该领域的研究提供了一种新方法。     

一种采用吸波透波超表面的天线RCS宽带减缩新方法

设计了一款具有吸波/透波双重特性的超表面,并将其用于微带天线的覆层,实现天线雷达散射截面(radar cross section, RCS)的宽带减缩. 将传统的结构性吸波材料金属单元用氮化钽材料置换,提升了吸波带宽. 同时,将吸波材料与频率选择表面相结合,实现了覆层对于不同来波方向的电磁波分别呈现吸波/透波两种截然不同的电磁特性. 将覆层置于天线上方,当天线工作时,天线辐射的电磁波可以完美穿过覆层,因此对于天线的辐射特性不会造成影响. 当雷达波照射至天线时,覆层所呈现的宽带吸波特性可最大程度降低天线的RCS. 仿真结果表明:使用本文所设计的吸波/透波超表面作为天线覆层时,天线的辐射特性几乎未发生变化;而天线的单站RCS最大减缩量可达20 dB以上,减缩带宽可达5～19 GHz;同时,天线的单、双站RCS在较宽的角度范围内也得到明显的缩减.     

蒸发波导条件下C频段舰载雷达天线架高研究

为充分发挥C频段舰载雷达在海上蒸发波导条件下的目标探测能力,开展了雷达天线架设高度的研究.根据基于抛物方程(PE)的电磁波传播衰减计算方法,计算并比较了C频段舰载雷达辐射电磁波在不同蒸发波导高度条件下的传播衰减值,根据结果建议在蒸发波导高度普遍较高的南海,天线架高定在10 m左右,在蒸发波导高度一般不超过15 m的黄海海区,天线架高定在20～30 m之间,实际应用中需考虑雷达使用海区的蒸发波导高度分布规律.研究结果对于C频段舰载雷达的设计和使用具有参考价值.     

弹体内置矩形腔屏蔽效能分析

为提高导弹强电磁脉冲防护能力,采用有限积分法对弹体内置矩形腔体的屏蔽效能 进行了数值模拟。重点分析了双层嵌套腔体屏蔽效能与单层腔体屏蔽效能之间的关系, 以及末制导雷达天线转动对壳体屏蔽效能的影响。结果表明：双层嵌套在L频段可提高屏蔽 效能3 0 dB左右,但在S频段嵌套腔体与内层腔体的屏蔽效能相当;当外层腔体与内层腔体上孔缝 共 振频率相近时,嵌套腔体屏蔽效能会急剧恶化;天线转动对屏蔽效能的影响与入射波频段相 关。该研究对提高导弹电磁防护能力具有指导意义。     

一种四频段多L型缝隙天线研究与设计

设计了一款共面波导馈电的多L型缝隙天线.通过在一个三角形辐射贴片上开L形缝隙实现多频的性能, 优化调整L形缝隙的大小以及相关参数可以灵活控制其每个频段的带宽.该天线具有多频带、小型化等特性, 通过共面波导馈电和采用高介电常数基板的方法降低了天线的谐振频率, 使得天线可以工作在更低频段.通过电磁仿真软件HFSS13.0对天线性能进行大量仿真实验与计算, 该天线在回波损耗小于-10 dB以下时, 其工作频段为1.254~1.276 GHz、1.537~1.623 GHz、1.804~1.845 GHz、2.097~3 GHz.该天线的结构简单、易于加工实现, 能够满足GPS、第三代第四代移动终端内置天线的小型化和多频段的要求.     

形变稳定的负磁导率超材料双频柔性天线

为了解决力学形变对柔性天线电磁特性影响的问题,设计了一种形变稳定的柔性天线,利用加载负磁导率超材料结构增加天线的新频段,使天线工作于2.45GHz和5.80GHz频段。分析了负磁导率超材料结构增加天线频段的机理与影响因素,进而总结了电磁-力学多物理场耦合特性。天线整体尺寸为0.24λ0×0.20λ0(λ0为2.45GHz时自由空间的波长),厚度仅为0.001λ0,实验结果表明天线在弯曲半径R为10～50mm时频段参数不变。可见加载负磁导率超材料结构单元可以增加天线频段,在一定的力学形变条件下电磁特性仍保持稳定,满足柔性天线超薄小型化的设计需求。     

腔体加载式圆极化波导缝隙天线设计

圆极化天线由于其自身具有的众多优点,在现代通信系统中日益受到广泛关注。设计了一种通过在传统波导缝隙天线上加载旋转矩形腔体实现圆极化辐射的天线形式,分析了腔体辐射圆极化波的机理以及腔体对天线阻抗带宽的影响。该天线具有阻抗特性和圆极化特性独立可调的优点。加工实现了一种工作于X频段、具有1×10个单元的天线结构。测试结果表明,在中心频率处右旋圆极化增益约为16.5 d B,主辐射方向上轴比优于1 d B,阻抗带宽(VSWR<2)约为64 MHz。测试结果与仿真数据取得了较好的一致性。     

探针激励矩形波导的矩量法分析

针对矩形波导滤波器设计中遇到的探针匹配问题,需要得到探针位于波导宽边任意位置时的输入阻抗。文中利用矩量法和格林函数分析了探针位于波导宽边任意位置时的输入阻抗,并结合三腔体法得到对应两端口散射矩阵,与文献中Ji-Fuh Liang的实验数据相比较,结果较为吻合。进而可以根据滤波器设计所需要的参数决定探针激励位置。     

基于超材料的自由电子辐射研究进展

自由电子与周围电磁环境互作用时可以通过不同的形式辐射电磁波.超材料是一种人工复合材料,可实现传统自然材料所不具备的电磁特性.基于超材料与自由电子之间的相互作用可以打破传统电磁辐射系统的限制,实现对辐射电磁波的极化、相位、波前等特性的灵活操控,这为发展新型的自由电子辐射器件提供了新思路.本文简单介绍了切伦科夫辐射、史密斯...     

超宽带高功率Vlasov天线设计

主要研究了一种超宽带高功率Vlasov 天线,通过将圆波导端面斜切,改善了天线的辐射性能。进一步,讨论 了该天线的组阵问题,给出了天线阵列的辐射方向性图和回波损耗。此Vlasov 天线具有结构简单,功率容量大,宽频 带的特点,将会在高功率脉冲辐射等领域具有广阔的应用前景。     

共面波导馈电折叠缝隙对数周期天线的研究

超宽带天线是宽带电子系统中的关键部件。本文开展了折叠缝隙对数周期天线的电磁仿真和性能实验研究。根据对数周期偶极子天线的基本原理,设计了共面波导馈电的折叠缝隙对数周期天线。采用在折叠缝隙对数周期天线的折叠缝隙单元中加载相位槽的方法,进一步改善了天线低频端的驻波特性。对相位槽加载的折叠缝隙对数周期天线进行加工测试,测试结果表明在2 GHz~18 GHz的阻抗带宽内,驻波比小于3.5,与仿真结果吻合良好。设计了基于相位槽加载的共形LPFSA,给出了具体的仿真结果。本文的研究工作为该天线的实际应用提供了技术参考。     

基于频率选择面低雷达散射截面的波导天线设计

设计了一种可以缩减波导缝隙天线带内雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)的频率选择表面(Frequency Selective Surface, FSS)结构.该结构采用人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor, AMC)方环为基本单元, 螺旋排布的方式组成FSS反射地板, 波导缝隙天线作为底部馈源.为了证明该天线在带内具有良好的RCS缩减性能, 采用了同等大小的金属地板作为参考天线地板进行对比.仿真计算结果表明, 当入射波垂直入射天线时, 天线带内RCS可达-25 dB, 所设计的结构具有良好的带内RCS减缩性能, 同时保持了正常的天线辐射性能.     

飞机天线系统EMC设计

飞机天线系统EMC设计的主题思想就是为了保证所有机载设备都能够相互无干扰地调和工作,即各天线在能够正常工作的同时,不会干扰其他天线的工作,还要兼顾天线的性能和工程安装要求,满足整机机载设备正常工作,任务设备也能够正常工作。采用仿真软件进行天线系统电磁兼容的仿真计算后制作了1∶1飞机壳体,进行了天线布局的缩比模型模拟测试,得出了整个飞机的天线布局方案。并提出当出现天线间隔离度太小,可能导致相互间干扰时,从系统层面上考虑分时或分频工作,而需要同时工作的不同频率的天线,应在系统链路上附加滤波器等措施,提高天线发射机对谐波和三阶交调系数的抑制。     

基于超材料完全吸收器的低RCS微带天线

为降低微带天线雷达散射截面(RCS),提出了一种基于超材料完全吸收器的微带天线。通过电磁场仿真软件设计了一种和微带天线工作频带匹配的圆环宽频带超材料吸收器,并将其加载在传统微带天线上制作成基于超材料完全吸收器的微带天线。实验结果表明,保持天线辐射性能不变的情况下,超材料吸收器可以有效减小天线RCS,其中,正面0°方向的RCS值最大缩减达到了-15.8 dB。     

共面波导馈电三频段全向天线

本文提出了一种工作在三个频段的H面全向天线,通过共面波导馈电.使十字型的共面波导上分布的三组单极天线阵分别工作在不同频段.带宽范围完全覆盖现有的移动通信频段和篮牙频段.通过调整各组辐射片的高度以及位置.很容易得到特定的工作频段.同时避开GPS等其他系统频段的干扰.采用电缆在中央处对十字型共面波导馈电方式.保证了H面方向图的全向性.特别在篮牙频段(2300MHz 2500MHz),其增益起伏小于1dB.     

一种旁瓣匿影天线系统设计

旁瓣匿影是相控阵雷达采用的一种典型抗干扰技术。天线系统是旁瓣匿影的核心硬件设备,其设计直接关系到匿影波束能否有效压制干扰信号。针对目前旁瓣匿影容易出现的波束覆盖穿刺等问题,文中设计了一种旁瓣匿影天线系统,它包括全向匿影天线、低噪放耦合模块。通过匿影天线与低噪放集成设计提高匿影链路的干噪比。全向匿影天线采用方位全向双极化天线设计,水平极化匿影天线采用扁波导缝隙全向天线,垂直极化匿影天线采用扁平双锥全向天线。仿真结果表明,两种天线可实现方位向水平极化与垂直极化的全向覆盖。经实测验证,匿影波束能完整覆盖主天线副瓣区,可有效提升雷达系统的抗干扰能力。     

加载小型天线的谐振腔特性分析及应用研究

提出了一种测量小型天线的方法,以适应对数量极为庞大的终端天线产品特性的逐一检测.理论分析和实验验证均表明:谐振腔内放入双频天线时,会出现三个谐振频率,其一为加载天线后的腔体的谐振频率,另外两个是受外加激励由天线产生的辐射场.前者携带有天线几何结构及其构成材料的信息,后者含有天线辐射特性方面的信息.据此,建立了一套可对批量天线产品性能进行检测的谐振腔系统,该系统还可对其它小体积样品的物理特性进行测量,同时使谐振腔的应用由对一般材料特性的测量扩展到了对有辐射特性器件的测试.     

Ku band pattern reconfigurable substrate integrated waveguide leaky wave horn antenna

A dual band substrate integrated waveguide H plane sectoral horn antenna with reconfigurable radiation characteristics has been proposed in this paper. Designed antenna acts as a perfect broadside radiator at 16.1 GHz and perfect endfire radiator at 14.4 GHz frequency. Broadside radiation has been achieved by etching rectangular slots in the flared section of horn exhibiting a gain of 8.87 dBi. To achieve perfect endfire radiation, dielectric loading is done at the edge of horn and at this frequency antenna shows a gain of 11.3 dBi. The horn and the loaded dielectric are integrated by using the same single substrate resulting in easy fabrication and low cost. The proposed design has been fabricated and measured results are in good agreement with the simulated results.     

A novel TEM waveguide using uniplanar compact photonic-bandgap(UC-PBG) structure

A novel waveguide using a photonic bandgap (PBG) structure is presented. The PBG structure is a two-dimensional square lattice with each cell consisting of metal pads and four connecting lines, which are etched on a conductor-backed Duroid substrate. This uniplanar compact PBG structure realizes a magnetic surface in the stopband and is used in the waveguide walls to provide magnetic boundary conditions. A relatively uniform field distribution along the cross section has been measured at frequencies from 9.4 to 10.4 GHz. Phase velocities close to the speed of light have also been observed in the stopband, indicating that TEM mode has been established. A recently developed quasi-Yagi antenna has been employed as a broad-band and efficient waveguide transition. Meanwhile, full-wave simulations using the finite-difference time-domain method provide accurate predictions for the characteristics of both the perfect magnetic conductor impedance surface and the waveguide structure. This novel waveguide structure should find a wide range of applications in different areas, including quasi-optical power combining and the electromagnetic compatibility testing