线元天线阵列波束扫描研究

由电磁场理论给出了平面线元天线阵列辐射的瞬态电磁脉冲沿径向坡印亭矢量时间积分的解析解及数值解结果,并利用物理光学理论对所得结果作了对比分析,得到结论:(1)线元天线阵列辐射问题可以简洁地由光栅方程求解;(2)被约束波束的坡印亭矢量时间积分的最大值与阵元数目的平方成正比;(3)保持同一列辐射器元馈电同步,而沿行方向依次作适当馈电时间延迟,可有效将波束控制在预期的很小角域内;(4)保持扫描的半角宽度,线元天线阵列有确定的波束扫描角范围。     

瞬态阵列电磁脉冲同相合成特性研究

根据电磁理论和光栅方程给出线源天线能量辐射的解析公式,得到波的矢量积分的最大值与阵元数目的平方成正比。并在不同实验条件下测试天线阵列在轴向的电场强度和能量密度,在实验误差范围内可以得出,电场强度与天线单元数成正比,能量密度与天线单元数的平方成正比。这说明瞬态阵列电磁脉冲可以很好的实现同相合成。     

瞬态阵列电磁脉冲同相合成特性研究

根据电磁理论和光栅方程给出线源天线轴线能量的解析公式,得到波的矢量积分的最大值与阵元数目的平方成正比.并在不同实验条件下测试天线阵列在轴线方向的电场强度和能量密度,在实验误差范围内可以得出:电场强度与天线单元数成正比,能量密度与天线单元数的平方成正比.这说明瞬态阵列电磁脉冲可以很好地实现同相合成.     

相控阵天线栅瓣效应与规避

相控阵天线由许多阵元排列组成。根据不同的阵元间距和波长的关系,给出了栅瓣出现的位置。搭建了一个试验平台,通过控制扫描角度可以看到栅瓣出现的位置。采用相控阵天线技术结合传统天伺系统的方法,可以扩大天线的扫描范围,并且起到了规避栅瓣的作用。简述了多波束形成过程,论述了阵列天线的空间功率合成,并仿真出天线多波束方向图的理论值,与实验得到的结果相吻合。对工程起到指导作用。     

最优激励下LPDA相控阵的特性分析

通过对天线阵最优激励的理论推导，得到了短波对数周期相控阵天线的激励与波束指向之间的关系，利用Matlab语言编程计算了等幅激励下不同波束指向所需的激励相位，得到了8元阵列的方位和俯仰扫描方向图。所得结果表明，可以通过对激励的控制，实现阵列的宽角扫描能力，这对短波LPDA相控阵的设计具有一定的指导意义。     

一维超宽带阵列天线时域波束扫描分析

宽带雷达作为一种新体制雷达,具有优越的反隐身能力、强的抗干扰能力、极高的距离分辨率等诸多优点.相对于传统相控阵雷达,超宽带雷达采用实时延时技术替代传统的移相器进行波束控制.该文章基于超宽带雷达相关理论进行了时域超宽带阵列天线波束扫描研究.采用对拓维瓦尔迪天线设计了四单元均匀直线超宽带阵列并进行了时域仿真及实验测试.结果表明,该阵列在X-Z平面可以实现±40°的波束扫描.阵列规模由天线单元间距决定,通过精确仿真分析天线单元间距使波束合成效果达到最优化.阵列的峰峰值方向图仿真验证了时域波束扫描理论是可行的,同时论证了实时延时技术可以被集成到时域雷达中以实现实时扫描.     

一种贴片天线阵列的测量北大核心CSCD

阵列接收机是将其前端阵列天线放置于射电望远镜焦平面处，结合后级波束合成网络以形成多个连续波束，用以同时观测一片连续天区、实现更大视场覆盖的接收机技术。本文理论设计了工作在1.25 GHz的十六阵元矩形排布贴片天线阵列，并在该贴片天线阵列样机的基础上进行了实验室测试。在等幅激励、30°设计扫描角度配相下，实测的阵列主波束增益为14.03dBi、扫描角度约为35°。测量结果显示该贴片天线阵列满足设计指标，相关工作对阵列天线的模拟波束合成及扫描性能验证也具备较好的指导意义。     

一种超宽带双极化阵列天线的设计

为满足超宽带无线通信应用需求,研究了一种超宽带双极化强耦合阵列天线. 阵元由两对相连印刷偶极子正交构成,结合Marchand巴伦与Wilkinson功分器构建的馈电网络,实现了平衡馈电、阻抗变换和带内共模谐振抑制等技术. 实验与仿真结果表明,该阵列天线可实现阻抗带宽1.5～4.0 GHz,E面波束扫描范围±60°,H面波束扫描范围±50°,并且天线结构简单,适合双极化宽角扫描相控阵天线系统的应用.     

一种应用于平方公里中频阵的锥削槽天线阵的设计

为满足超宽带无线通信应用需求,研究了一种超宽带双极化强耦合阵列天线. 阵元由两对相连印刷偶极子正交构成,结合Marchand巴伦与Wilkinson功分器构建的馈电网络,实现了平衡馈电、阻抗变换和带内共模谐振抑制等技术. 实验与仿真结果表明,该阵列天线可实现阻抗带宽1.5～4.0 GHz,E面波束扫描范围±60°,H面波束扫描范围±50°,并且天线结构简单,适合双极化宽角扫描相控阵天线系统的应用.     

线元天线阵列超短电脉冲传输特性实验研究

用脉冲电源产生亚纳秒高斯电脉冲给线元天线馈电,测试线元天线轴线能量的传输特性;实验结果表明:在相同轴线距离处,线元阵列天线轴线能量与单元天线轴线能量之比正比于天线阵列阵元数的平方;阵列天线轴线能量具有慢衰减传输特性;对线元阵列天线不同行、列作适当馈电延迟,可以实现辐射电磁波束的空间扫描.所有实验结果在误差范围内与理论计算结果符合.     

Linear array of woodpile EBG sectoral horn antennas

A technique is described for creating linear array antennas that conform to the natural stacking sequence of the woodpile electromagnetic bandgap (EBG) material. Each element in the linear array consists of a woodpile EBG sectoral horn antenna. The electromagnetic confinement mechanism within each horn antenna relies wholly on the 3-D EBG of the woodpile material. The array element has a typical sectoral horn pattern with a directional beam in one principal plane and a broader beam in the other. The bandwidth of the sectoral horn is almost equal to that of the defect EBG waveguide. Measured and theoretical results for radiation patterns, impedance bandwidth and gain of a sectoral horn antenna made from alumina are described, and theoretical results for a design made from silicon are presented. It is shown that the layer-by-layer nature of the woodpile EBG material enables sectoral horn antennas to be easily stacked together in the E-plane to create linear arrays. Analysis of the mutual coupling as a function of element separation and its effect on reflection coefficient are presented for a two-element linear array in silicon. Theoretical analyses for fixed and scanned beam linear arrays of silicon woodpile EBG sectoral horns are described and finite-difference time-domain results are compared with array theory. The fixed beam arrays are designed for high directivity while the scanned beam array enables wide angle beam steering through the use of parasitic array elements.     

一种超宽带、大扫描角Vivaldi天线阵列

设计并加工测试了一款双面Vivaldi天线.通过结构优化, 提高了馈电效率和阻抗带宽, 并在组阵后显著降低了阵元间的互耦.实测结果表明该天线可以实现在2~8 GHz的频带内回波损耗(Return Loss, RL)小于-10 dB, 平均增益大于5 dBi.并采用“交错排列”的思路, 将所设计的双面Vivaldi天线组成超宽带阵列.此种方式可以有效解决天线尺寸和最佳阵列间距之间的矛盾, 进而抑制栅瓣, 增大波束扫描角范围.仿真分析表明, 在4~6 GHz时, E面交错阵列比普通一维阵列的扫描角范围提高20°左右.     

Electromechanical controlled phased array dumbbell EBG beam steerer

A steerable phased array antenna driven mechanically is realized by utilizing the variation of dumbbell electromagnetic bandgap (EBG) structures. The variation takes place under the feed line of a 4-element array that gives the change in relative phase shift. The phase shift achieved from different shaping combinations of EBGs shifting under the feed lines. The feed lines are connected with four microstrip patches to yield a 4-element phased array antenna. The mechanical controlled pattern shapes of phase array antenna are simulated in electromagnetic (EM) software Zeland IE3D. Finally the design is fabricated with the help of optical lithography. It can be seen that the beam steering angle can be controlled mechanically without phase shifter and PIN switches.     

海面反射对一维相控阵天线影响的研究

海面反射引起的多径干涉效应,会造成宽波束雷达天线的俯仰波束分裂,导致雷达观测的盲区和目标跟踪丢失.文中从天线和电波传播的观点出发,分析了海面上单脉冲二次雷达询问天线的三维方向图特性,阐述了天线波束干涉的原理.详细分析海基一维相控阵雷达天线在姿态倾斜后的方位面和俯仰面干涉方向图,讨论了由于方向图变化引起的系统测角偏差,总结了降低多径影响的方法.     

表面波放电狭缝天线辐射电磁场的三维数值分析

针对平板型表面波放电等离子体源,建立了表面波放电狭缝天线辐射电磁波模型,对狭缝天线辐射电磁场分布进行了三维数值计算,并与表面波电磁场进行对比分析,讨论了平板型表面波放电机理。结果表明:整个狭缝天线阵激发的电磁场是每个狭缝天线激发电磁场的线性叠加;狭缝天线阵直接激发的电磁场强度在临近波导壁面处很大,并且随着空间距离的增大迅速衰减;狭缝天线阵直接激发和表面波的电场均远大于各自的磁场,分析电、磁场对带电粒子的力作用时可以忽略磁场力的作用;表面波电磁场远大于狭缝天线阵直接辐射的电磁场,强电磁场范围也远大于狭缝天线阵直接激发的强电磁场范围,等离子体有增强电磁场强度、扩大强电磁场范围的作用。     

舰载平面相控阵天线安装倾角的设计方法

利用舰载惯性导航系统提供的姿态信息,对处于静态和动态姿态下的舰载平面相控阵天线的波束指向变换进行了分析,得到了平面相控阵天线的扫描角。在此基础上,以相控阵天线最大扫描角度最小为目标,给出了天线随舰载安装平台处于运动姿态条件时的安装倾角的设计方法。该方法能够在给定的舰船纵摇和横摇范围内,针对相控阵天线需求的空域扫描覆盖范围,实现对任意多面旋转布阵的平面相控阵天线安装倾角的计算。由该方法计算得到的天线安装倾角能够使平面相控阵天线有最小的最大扫描角,从而提高相控阵天线的电气性能。     

线元天线阵列传输特性实验研究

用脉冲电源产生亚纳秒高斯电脉冲给线元天线馈电,测试线元天线轴线能量的传输特性。实验结果表明,在相同轴线距离处,线元阵列天线轴线能量与单元天线轴线能量之比正比于天线阵列阵元数的平方;阵列天线轴线能量具有慢衰减传输特性;对线元阵列天线不同行、列作适当馈电延迟,可实现辐射电磁波束的空间扫描。所有实验结果在误差范围内与理论计算结果符合。