波导阻抗带宽与缝隙导纳关系研究

本文从谐振阵等效网络出发,探索了缝隙波导谐振阵实现理想阻抗匹配的导纳特性,为波导谐振阵的超宽带设计提供了新思路.改进了波导并联缝隙的等效电路,首次实现缝隙导纳特性的单参数表征,创新提出了不同单元间距与单元数缝隙波导阵实现最大带宽的导纳特性分析方法,为波导缝隙阵带宽的优化设计提供了理论依据,建立了传统谐振阵非过载时的最大...     

宽频带膜片激励波导窄边非倾斜缝隙阵天线

文中提出一种新型宽频带低交叉极化的波导缝隙线阵设计，辐射单元是由波导内膜片激励的窄边非倾斜缝隙。线阵划分成多个子阵，并由功分器馈电。设计、加工了一个16单元X波段的均匀直线波导缝隙阵，测试得到7．2％阻抗带宽（VSWR≤1．5），天线辐射方向图最高副瓣电平低于-11．8dB，并且具有低于-39dB的交叉极化特性。     

缝隙波导谐振阵最大带宽分析方法研究

文中基于波导并联缝隙的RLC 串联等效电路,建立了谐振阵阻抗带宽的通用分析方法,对单一过载和 过载匹配两种设计条件下谐振阵的最大带宽进行了研究,给出了最优带宽拟合公式并确定了相应匹配条件下的导纳特 性,系统解决了谐振阵阻抗带宽的设计边界与设计方向问题。最后结合缝隙等效电路,提出了一种新颖的导纳特性调 整方法,通过引入平行隔栅控制缝隙导纳的电容特性,利用过载匹配技术实现了8 单元中心馈电谐振阵的最大带宽设 计。全波仿真结果显示,VSWR≤1. 5 时的最大带宽可达到16. 2%,相应的电容参数C 为4. 9 pF,该结果与拟合公式得 到的电容参数C 及最大带宽计算数据较为一致,并且缝隙归一化导纳特性的全波仿真数据与等效电路优化出的最佳 导纳特性的吻合性非常好。最后设计了一个8×8 试验阵并展开了测试,该试验阵VSWR≤1. 5 时的工作带宽为16. 4%, 与全波仿真结果及等效电路分析结果均较为一致,证明了文中提出的谐振阵的带宽分析方法是准确可行的。     

宽带单脊波导缝隙天线阵设计

给出了一种新型脊波导宽边缝隙天线阵设计,天线阵被分成几个子阵形式,通过膜片的激励方式,由一个半高波导功分器馈电.设计、加工了一根16元波导天线阵,测试得到11.3%的阻抗带宽(VSWR＜1.5),天线辐射方向图最大副瓣电平低于-12 dB,具有低于-40 dB的交叉极化特性.     

波导缝隙阵天线的快速优化设计

本文利用Elliott设计方程考虑波导缝隙阵天线中单元间的耦合效应,提出"电流分布逼近"作为目标函数,利用遗传优化算法对谐振式波导缝隙阵天线进行方向图优化设计.本文设计了一个4元波导缝隙阵,证明了这种方法是有效的,并完成了一个8元缝隙阵的设计实例.数值结果表明,本文方法相比于传统"方向图逼近"优化方法更加快速有效,并且可以应用到大型的波导缝隙阵的设计之中.     

波导宽边辐射缝隙的全波分析

使用时域有限差分法 (FDTD法 )对矩形波导上单个辐射缝隙的特性进行了严格分析 ,得出在不同缝隙偏置、缝隙宽度和波导壁厚条件下缝隙的谐振长度、散射参数以及等效归一化导纳等特性 ,并对‘谐振状态’的定义做了讨论 ,为高性能波导缝隙天线阵的设计提供参考     

星载Ku波段波导缝隙天线的缝隙特性分析

在星载Ku波段谐振式波导缝隙阵列天线设计中,由于结构空间的限制,采用半高非标准波导。考虑到半高波导中更容易产生高次模影响的特点,以及设计成本和效率问题,将基于有限元法的高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与Fortran编程相结合应用于该类天线的设计。采用HFSS研究并描述了宽边纵向辐射缝隙和中心倾斜耦合缝隙的特性,结合Elliott提出的经典平面缝隙阵设计理论,用Fortran编程设计了阵元数为80(8×10)的波导缝隙阵列天线实验件,并用HFSS仿真优化了天线阵整体的性能。对实物天线进行了近场测试,结果表明:天线的E面和H面副瓣电平分别是-29dB和-27.5dB,1.3以下驻波带宽为340MHz,与仿真结果基本吻合。良好的测试结果验证了用HFSS获取缝隙特性曲线的正确性及设计方法的有效性,为后期大型阵列设计提供了一种有效的方法。     

毫米波波导缝隙阵中耦合缝隙的公差分析

毫米波波导缝隙阵中耦合缝隙公差是决定缝隙阵性能,尤其是谐振频率特性的一个主要因素。为此,分析耦合缝隙公差对缝隙阵性能的影响具有十分重要的意义。首先,针对耦合缝隙长度和宽度的变化,对谐振频率的影响进行了分析,给出了加工耦合缝隙的公差控制要求。其次,由于实际天线中大都采用圆形头缝隙,且矩形头缝隙变为圆形头缝隙的两种等效方法中,等面积等效具有较高精度。因此,针对等面积等效缝隙对谐振频率的影响进行了分析,并给出了圆形头缝隙长度的修正公式,仿真所得结论为高性能波导缝隙天线阵的设计及加工提供了依据。     

一种展宽波导缝隙阵列天线驻波带宽的新方法

辐射缝隙导纳和耦合缝隙阻抗的频率特性,是影响缝隙阵列天线驻波带宽的主要因素。以改善整个缝隙阵阻抗匹配频率特性为出发点,提出了一种展宽波导缝隙阵列天线驻波带宽的新方法,即选择合适的辐射缝隙的总导纳常数。仿真分析表明,改变后的缝隙阵列天线的驻波带宽有了较大改善,其与理论分析的结果是一致的。     

脊波导缝隙圆极化天线的设计*

设计了一种新型脊波导缝隙圆极化天线。在脊波导宽边开并联纵缝,从波导耦合电磁波至其上方的四脊波导圆极化器,实现圆极化辐射。采用脊波导不仅减小了单元尺寸,更改善了天线的带宽性能。重点研究了四脊波导圆极化器对相互垂直的两辐射场分量的影响,优化单元的轴比特性。在提取单元谐振电导的基础上,设计了工作在10GHz 的1×10 圆极化波导缝隙阵列。对天线实物测试得到中心频率处的增益为16.8dB,第一副瓣电平为 25dB,阻抗带宽约为8.5%,相对轴比带宽(AR臆3dB)约为3.2%。     

矩形波导中心倾斜馈电裂缝的精确计算

中心倾斜馈电缝的设计是波导缝隙天线的最后设计环节,由于结构的特殊性精确计算具有一定难度,至今未见报道。文中采用矩量法完成了中心倾斜馈电缝的分析,其中两层矩形波导的交叉角度是任意的,分析中同时计入了波导壁厚的影响和短路面的高次模影响。通过与HFSS仿真结果比较说明文中方法是精确有效的且具有很高的计算效率。     

扁波导馈电的平板缝隙天线阵的带宽扩展

扁波导馈电的平板缝隙天线阵,除了馈电波导内部耦合增强以外,带宽也受到限制.文章从谱域角度分析了缝隙天线的内外场分布,在此基础上,得到了周期波导和金属波导中各模式场的功率/储能谱.计算了波导缝隙天线的Q值并分析其变化规律,解释了扁波导馈电带宽受限的原因是辐射波导内的驻波储能场增强造成的.提出了在缝隙两侧增加扼流槽的改进方案,并同样从谱域的角度分析了该方案对带宽改善的影响.将该方案应用于一个实际的SIW平板波导缝隙天线阵设计中,获得了8.1%的带宽.     

波导终端缝隙对的分析

在小型波导缝隙阵设计中，采用匹配缝隙是减少终端损失、提高天线效率的关键技术之一。本文给出了矩形波导终端匹配缝隙对的分析。该缝隙对是由波导宽壁上的纵缝和横缝构成的。基于等效原理和并矢格林函数建立了缝隙对的耦合积分方程组，然后作数值求解。计算了缝隙对的反射特性与辐射特性，给出了缝隙对口面电场的幅值和相位以及波导驻波比随缝隙长度和频率的变化曲线。本文的计算结果可用于圆极化波导缝隙阵的设计     

Design of slot arrays in waveguide partially filled with dielectric slab

The Elliot procedure for the design of a waveguide slot array is extended to the case of partially filled radiating waveguides. The dielectric slab lies on the top of the radiating waveguide, i.e. on the slotted wall. The proposed solution prevents some of the most common drawbacks of waveguide slot arrays. Results are validated against a commercial FEM software.     

Interpretation of scattering phenomenology in slotted waveguidestructures via time-frequency processing

The scattering phenomenology in slotted waveguide structures is investigated using time-frequency processing of numerically simulated data. Two geometries are studied, a finite waveguide with one slot on each end and a linear slotted waveguide array comprised of 16 equally spaced slots. The numerical simulation is accomplished via a three-dimensional moment-method procedure in conjunction with a connection scheme which makes possible the simulation of a long waveguide structure spanning over 32 wavelengths at 10 GHz. The resulting numerical data are then processed using the short-time Fourier transform to identify the dominant scattering mechanisms. In the joint time-frequency plane, the unique scattering physics associated with slotted waveguide structures are more clearly revealed. In particular, the Floquet harmonics due to the exterior slot structure, the dispersion due to the interior waveguide modes, and the “interior Floquet” phenomenon can be readily identified and fully interpreted     

Experimental study of a flange mounted waveguide as a device for square radiation pattern

A slotted flange mounted on a waveguide has been studied for use as a feed with deep reflectors. TheE-plane patterns have large beamwidths and are reasonably square. A comprehensive device, consisting of a slotted flange mounted on a square aperture, has been designed and fabricated using the optimum slot width values of the slotted flange waveguide system. The amplitude, phase, and bandwidth characteristic of this device satisfy the requirements of a feed for deep reflectors.     

Center feed single layer slotted waveguide array

A center feed configuration is newly introduced to enhance the bandwidth as well as to suppress the frequency dependent beam squinting in single layer slotted waveguide arrays. A multiple-way power divider consisting of cross-junctions is installed at the center of the aperture in an alternating-phase fed waveguide slot array to reduce the long line effect in the radiating waveguide. Each radiating slot is equipped with an inductive wall for reflection canceling, which dispenses with the beam tilting technique for suppressing cumulative reflection and assures the boresight beam. All these are equipped in single layer and are potential for low cost mass-production as is usual the case with alternating phase-fed arrays. The test antenna is fabricated at 26GHz band for FWA system. A 30.5 dBi gain with 46% efficiency with the main beam staying in the boresight is obtained. The sidelobes of -9.5 dB associated with the aperture blockage for the center feed is suppressed to below -14.7 dB at the design frequency, by applying a genetic algorithm for controlling the slot excitation.     

非对称单脊波导孤立缝导纳

本文建立了非对称单脊波导孤立缝谐振电导值的数学模型,给出了实例的理论计算结果和实验结果,两者比较有很好的一致性。本文还进一步用实验的方法研究了非对称单脊波导孤立缝导纳特性,这些数据对非对称单脊波导裂缝天线的设计有着重要的意义。     

毫米波多分区单脉冲波导缝隙阵天线的设计

设计了一种毫米波多分区单脉冲缝隙阵天线。通过多分区拓展了天线的驻波带宽,通过阵面近场分布优化 来消除分区短路板对方向图的影响,实现了超低副瓣。设计了一个28*28 的圆口径单脉冲缝隙阵天线,仿真结果表明天 线驻波带宽600MHz(VSWR<1.3),副瓣电平中心频率-34.9dB,带宽内-30dB。