极化可调控阵列天线的通用设计方法

本文应用无约束的最大功率传输效率（MMPTE）法来实现阵列天线的极化可调控设计。通过引入一个放置于远场区的极化控制接收天线,与待设计的阵列天线构成无线功率传输（WPT）系统,从而将天线阵列的极化可调控设计转化为天线阵列的最大功率传输效率问题。只要阵列本身在物理上存在实现极化可调控的可能性,就可以利用MMPTE计算出待设计阵列的激励分布,使发射阵列产生所需要的极化。该方法还能保证所设计的阵列天线同时具有高增益和低旁瓣。相比传统的多极化阵列设计方法,本文方法不依赖特定的单元选择和阵列排布方式,是一种极化可调控阵列的通用设计方法。     

基于最大功率传输效率法的近场三维方向图赋形

讨论如何利用带约束的最大功率传输效率(CMMPTE)法通过阵列天线来综合三维方向图.通过引入测试接收阵列天线,待设计的阵列天线与之构成无线功率传输(WPT)系统,从而将方向图的综合问题转换成WPT系统功率传输效率(PTE)的优化问题.通过调整约束条件,在保证PTE最大化的条件下可获得阵列天线的激励分布,根据激励分布设计...     

一种新颖的5.8GHz圆极化接收整流天线

提出了一种新颖的用于微波能量传输的圆极化接收整流天线。截角矩形微带天线作为接收天线,在工作频率为5.8GHz时得到的轴比为1.2dB,使用肖特基势垒二极管作为整流部分。通过测量接收整流天线的能量转换效率,证明发射天线和接收整流天线之间的极化未对准对于输出功率和能量转换效率的影响都很小,所以这种接收整流天线非常适用于移动物体间的微波能量传输。     

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.     

新型U波段圆极化电视发射天线的设计与安装

发射天线是地面电视传输系统的重要组成部分,是确保实际覆盖效果的关键,传统的电视发射天线以水平或垂直极化应用为主,往往不能兼顾接收端的各种接收场景.圆极化天线可以有效解决单一极化天线的覆盖缺陷,改善用户的接收效果.本文以安徽广播电视台大蜀山发射台圆极化天线安装为例,介绍了U波段圆极化天线的设计原理及调试、测试步骤,分析了...     

圆波导极化器原理及设计

卫星通信和雷达系统广泛采用圆极化天线,它的优点是可以抑制大气内水滴和电离层法拉第旋转效应对天线工作的干扰,并且可以接收任意取向的极化波.圆极化器是圆极化天线系统中实现极化变换的关键部件.如图1所示,它把喇叭接收到的圆极化信号变换为线极化信号,通过收发正交器送到接收机,或把发射机发出的线极化信号变换为圆极化信号,通过喇叭发向目标.极化器的质量直接影响到天线系统极化性能的优劣.     

遥测地面自跟踪天线的设计

由于武器和航天事业的发展，对遥测系统的要求越来越高，设计了一款工作在2.2～2.3 GHz频带内的遥测地面自跟踪天线，该天线包括天线阵列和双圆极化和差网络两部分。天线单元增益大于8 dBic, 4×4天线阵列增益可以达到18 dBic。双圆极化和差网络很好地实现和差波束并可以同时实现左旋圆极化和右旋圆极化。其中和波束用来接收信号，差波束用来追踪，保证目标不丢失，能够实现很好的导弹实时追踪。通过测试，遥测地面自跟踪天线各项指标满足设计要求，能够准确实现自跟踪功能，且在恶劣条件下可以全天候正常工作。     

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。     

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。     

卫星导航接收机系统中的多层圆极化微带天线设计

卫星导航接收机系统有时需要在较小的区域中放置多个不同频率的圆极化接收天线。通过研究并设计出一种GPS的L1和L2双频点双层叠放圆极化天线,可以在很大程度上节约空间。该天线上下层是两个独立的单馈点天线,可以分别在L1和L2频段独立工作,分别为右旋圆极化和左旋圆极化,可作接收天线和发射天线。天线由厚度为4 mm的复合材料加工而成,调试和组装均比较方便。经过仿真分析优化,设计的天线增益较高,极化特性优良,带宽满足要求,完全适合于卫星导航接收机系统的应用。     

具有谐波抑制功能的多极化微带天线阵设计

本文提出了一种基于切换馈电网络的极化可重构微带天线阵。阵列单元采用正方形辐射贴片,利用微带线缝隙耦合进行馈电,通过在馈电结构中心加载短路柱,可获得宽带性能的同时,有效抑制偶次谐波。综合采用串联组阵和并联组阵技术,优化设计了一款2×2的天线阵列,将阵列端口分别与微带分支线耦合器及微带混合环相连,最终实现了水平和垂直线极化,左旋和右旋圆极化四种模式的切换。实验结果表明,所提出的天线在ISM频段2.4~2.5 GHz频率范围内获得了良好的匹配和多极化特性。该天线阵设计简单、易于操作,可潜在应用于无线通信系统中天线极化分集的场合。     

交叉极化比对平板天线动中通收发系统性能的影响

交叉极化比是平板天线卫星动中通系统设计和加工的产物,它是衡量系统性能的一项重要参数。针对交叉极化比导致的极化误差,重点研究了交叉极化比对平板天线卫星动中通信号发射和接收系统的影响。通过理论推导和实际测试,结果表明不合理的交叉极化比会导致较大的极化误差,降低发射系统的发射效率,减小接收系统信噪比,导致系统性能恶化。为减小交叉极化的影响,建议等效口径0.6 m的平板天线卫星动中通的交叉极化比指标不小于30 dB。     

MPT中基于LabWindows/CVI的微波波束自适应调节

为实现微波无线能量传输(MWPT)系统中最高传输效率,需要调节微波发射波束对准接收端。通过对微波发射端天线单元的相位进行闭环调节和控制,实现接收端微波功率最大值的跟踪与锁定。本文构建2个发射天线单元的X波段微波无线能量传输系统,基于LabWindows/CVI软件平台进行发射端功率放大器相位自适应控制,实现系统最高效率传输。发射天线和接收天线的中心距离为152 cm,功率放大器的最小移相步进5.625°。实测结果表明,微波无线能量传输系统输出功率降为最大值一半的范围(3 dB动态范围)扩大了49%,验证了本方法能准确地进行闭环自适应相位控制并锁定最高系统传输功率。     

基于极化二元阵雷达的空域虚拟极化滤波算法

极化滤波利用干扰信号和目标信号的极化状态差异,可有效抑制有源压制干扰,然而,现有极化雷达需要两路发射通道和接收通道,存在系统复杂、实现代价高等诸多困难。该文提出了一种新体制极化雷达模型极化二元阵雷达,该系统仅需一路发射通道和接收通道即可实现极化测量。基于极化二元阵天线的空域极化特性,建立了有源压制干扰、目标回波的接收信号模型,研究了抑制有源压制干扰的空域虚拟极化滤波算法,仿真实验结果表明:对于窄带噪声调频干扰,信干比(SIR)改善因子能达到20 dB以上。     

稀布阵综合脉冲孔径雷达发射天线阵的研制

讨论了定向发射、全向接收体制稀布阵综合脉冲孔径雷达系统发射天线阵的设计及工程实现.研制了以八木天线为单元的八元发射天线阵.实现了天线单元的小型化;根据稀布阵理论对天线布阵的要求,从工程实用角度出发,指出了天线单元之间距离的选取准则,为发射天线阵的工程实施提供了可靠的理论依据.     

模态波束双可重构OAM发生器的研究

针对圆环形阵列天线产生轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)涡旋波的技术, 提出了宽带圆极化单臂螺旋天线(single-arm spiral antenna, SASA)构成的机械可重构圆环形阵列天线, 并深入研究了OAM涡旋波的模态检测和收发情况.利用SASA的相位特性, 调控各阵元绕自身轴线的旋转角度, 可灵活控制OAM涡旋波的主波束辐射方向.该设计可实现OAM模态和涡旋波辐射方向双可重构调控特性, 并根据SASA的旋转角方向实现左旋圆极化或右旋圆极化OAM涡旋波.实验加工并测试了该可重构圆环形OAM阵列天线, 验证了该思想和方法的正确性和有效性.     

双极化方向回溯整流天线阵列设计与实验

提出了由双极化方向回溯Van Atta天线阵和差分整流电路组成的方向回溯整流天线阵,它能够避免接收波束未对准和收发天线极化失配而造成整流天线转换效率的急剧下降,使整流天线在宽入射角和任意极化时仍能保持稳定的直流输出.设计并测试了C波段2×2元阵列.实验结果表明,当入射波功率密度为3.43 mW/cm2时,双极化方向回溯整流天线阵列的垂直和水平极化端口归一化电压比大于0.8的入射角度范围分别为[-38°,38°]和[-31°,31°].当功率密度为4.32 mW/cm2时,两个极化端口均获得70.8%的最高整流效率.     

一种可用于相控阵的双点馈多层圆极化微带天线

设计出了一种双背馈空气夹层微带圆极化天线单元,该天线单元具有13％的阻抗带宽,最大辐射方向上轴比2．5dB。用该天线单元以顺序旋转的方式组成四元阵,再用八个该天线单元和两组一分八功分器组成八单元阵列,研究了该阵列天线圆极化波束分别指向天线阵法向和偏转30°时的辐射特性和极化特性。该天线单元组阵圆极化轴比特性好,易于实现波束扫描,适合用于有源相控阵系统。     

Considerations for source pulses and antennas in UWB radio systems

This paper addresses two vital design considerations in ultrawide-band radio systems. One is that radiated power density spectrum shaping must comply with certain emission limit mask for coexistence with other electronic systems. Another is that the design of source pulses and transmitting/receiving antennas should be optimal for the performance of overall systems. The design of source pulses and transmitting/receiving antennas under the two considerations is discussed. First, the characteristics of transmitting/receiving antenna systems are described by a system transfer function. Then, the design of source pulses and transmitting antennas are studied based on the considerations for emission limits. Finally, the design of transmitting and receiving antennas are investigated in terms of pulse fidelity and system transmission efficiency. In the studies, thin wire dipoles with narrow bandwidths and planar dipoles with broad bandwidths are exemplified.