一种DBF体制卫星接收共形相控阵天线

提出了一种全数字波束合成(digital beam forming, DBF)体制卫星接收共形相控阵天线设计思路.该天线采用半球形共形阵排布方式, 阵元采用双层微带贴片天线实现宽带圆极化.在半球形的布局下, 通过判断卫星信号来波方向在球面上的投影来选择工作的阵元, 形成与来波方向一致的波束, 在全空域(—75°~75°)的仰角内可实现增益起伏小于1.5 dB的波束覆盖; 后端采用射频数字一体化设计技术, 可同时形成多个波束, 实现了一个天线跟踪多颗卫星的能力.最后加工和测试了天线样机, 验证了共形半球阵的波束形成能力.提出的天线设计思路有助于拓展数字波束体制在卫星通信中的应用, 对全空域多波束相控阵天线的研制具有指导意义.     

一种新型波束可控的口径耦合天线

设计一种基于人工电磁结构（AMC）的新型口径耦合天线。对加载了AMC 结构的口径耦合天线进行仿真。 根据仿真结果,天线的工作频率为5.5GHz,辐射的波束指向21°时增益为6.4dB。文中对天线的参数进行分析,波束 的偏移角度与AMC 结构的有关。将AMC 结构变为一排,天线波束可以指向11°。根据天线单元构造1×2 的子阵, 阵列天线具有更高的增益和带宽,并可以有波束的偏移。 天线子阵工作在5.5GHz 时天线的波束指向为26°,增益 8.47dB。     

基于零阶谐振的高增益共形全向微带天线

为了实现与飞行器的共形,通过对等效磁流模型及负介电常数零阶谐振器的研究,设计了一种零阶谐振的共面磁流环阵列天线。该天线的工作频率为5 GHz,工作于TM01模式,具有全向辐射特性,水平面增益为3.4 dB,不圆度为2 dB,半功率波瓣宽度为50°。该天线具有水平面增益高,方向图不圆度小,剖面低的特点,且易于共形。     

分层等离子体包覆飞行器天线性能一体化分析

提出了一种适用于分层等离子体鞘套、高超声速飞行器以及天线一体化求解的修正多层薄介质片(Multi-Layer Thin Dielectric Sheet,ML-TDS)方法.该方法只需在相关参考面上进行面剖分,避免了对覆盖于机体表面等离子体的海量体剖分,从而大幅降低了待求未知量和计算量.详细介绍了修正ML-TDS方法,通过与体面积分方程方法和面积分方程方法的对比展示了其在分析分层等离子体鞘套覆盖下天线辐射特性问题中的优势.基于高速飞行器表面等离子体鞘套和天线间的互耦模型,分别计算了飞行器上单天线和双天线在等离子体鞘套和飞行器平台影响下的辐射特性.该方法可对等离子体鞘套包覆的飞行器和天线实现一体化的建模和计算,数值结果准确,计算复杂度低,是研究分层等离子体鞘套电磁效应较为便捷的数值分析工具.     

一种基于AFSS的可重构天线设计

针对5G智能天线双频工作,提出一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface, AFSS）的可重构天线,该天线由蝶形频率可重构馈源和八棱柱形AFSS构成,馈源采用的是共面波导方式馈电的蝶形单极子. AFSS由对称弯钩状缝隙的周期结构构成,通过PIN二极管进行加载,使得AFSS能够在3.4～3.6 GHz和4.8～5.0 GHz两个5G频段互为反射模式和透射模式. 利用AFSS对馈源天线激励的电磁波进行空间调控,可实现两个频段的全向和定向波束的切换,也可实现水平面波束扫描. 根据仿真设计的天线模型进行设计加工和实际测试,结果表明:该天线的工作频段可以覆盖以上两个频段,低频定向波束增益为7.6 dBi,高频定向波束增益为8.6 dBi;并且能实现高/低频双波段切换、全向/定向波束切换和水平面内360°波束扫描功能. 该天线具有波束切换灵活、功耗低、造价低等特点,在新一代无线通信系统中具有一定的应用价值.     

一种宽带平面水平极化全向天线

提出一款宽带平面印刷全向天线.Vivaldi天线具有超宽频、端射、低旁瓣等特点.基于四个环形旋转的Vivaldi天线实现宽带宽波束全向水平极化天线.该天线表面具有均匀同相电流,因此可以等效电小环天线.对Vivaldi天线的辐射原理、输入阻抗等问题进行了讨论和仿真分析.一分四功分器输出端口与Vivaldi天线输入宽口之间...     

虚拟阵元应用于平板端射天线的新型组阵方法研究

在端射天线组阵中,由于天线单元间的复杂互耦,端射天线小间距组阵时副瓣电平抬高得不到预期增益的提高,通过拉大单元间距可以抑制互耦、获得高增益,但又导致出现栅瓣电平.基于此,提出一种基于平板端射天线内插虚拟阵元的新型组阵方法——数字虚拟端射组阵方法,并对侧向组阵时该方法的数字波束合成结果与实际端射天线阵的三维电磁仿真软件(CST)仿真结果进行对比分析,最后,通过实验测试验证了该方法对于抑制端射天线阵栅瓣的有效性.     

小型圆极化单臂螺旋喇叭天线的设计与实现

提出一种单臂螺旋与圆锥喇叭相结合的天线结构,使得天线在较小尺寸空间内达到了所提指标要求。首先,该天线通过引入金属圆盘地,实现了50 W同轴线直接馈电,取代了传统巴伦结构,缩减了天线剖面尺寸;其次,通过引入末端吸收电阻和圆锥喇叭结构,在较少螺旋圈数的条件下,对天线低频段圆极化性能予以改善,并使得天线在45°波束范围内圆极化增益得到较大提高,此外,圆锥喇叭结构的引入也一定程度上改善了单臂螺旋天线波束指向偏移的现象。仿真与实测结果表明,该天线在40 mm′40 mm′24 mm 的空间内,在X波段实现了较好圆极化性能。     

类HTV-2高超声速滑翔飞行器的本体光辐射特性分析

第二代"猎鹰"高超声速技术飞行器(Falcon Hypersonic Technology Vehicle 2,HTV-2)长时间在大气层中飞行时,气动热是导致本体光辐射特性的主要原因。气动热预测和复杂结构传热温度求解是本体光辐射特性研究的关键。基于类HTV-2高超声速滑翔飞行器的结构以及飞行弹道特点,建立了适用于高超声速滑翔飞行器的气动热、三维有限元传热和本体光辐射耦合计算方法。在算法验证的基础上,通过计算获得了类HTV-2高超声速滑翔飞行器沿假定弹道飞行的本体光辐射特性。结果表明,红外探测器从地面70°方向观测的辐射强度大于从天上-70°方向观测的辐射强度;中波3~5μm光辐射强度明显大于长波8~12μm和短波0.4~0.7μm,因此选择3~5μm波段更有利于对类HTV-2高超声速滑翔飞行器进行探测。     

基于结构复用的双频圆极化共口径天线设计

提出了一款低剖面宽波束高口径利用率的双频圆极化共口径天线。天线采用结构复用的设计理念,规划拓扑布局,设计不同类型的天线单元。上层采用微带环形贴片使其工作在无人机数据传输频段(1430－1444 MHz),下层采用微带圆形贴片使其工作在无人机遥控频段(2408－2440 MHz)。环形贴片既是低频辐射器,同时也作为高频引向器进行波束调控,实现宽波束特性。仿真和测试结果表明,该天线具有良好的阻抗匹配和圆极化特性,阻抗和轴比带宽均覆盖了无人机通信系统的两个工作频段,同时天线的剖面高度仅为0.07λ0。因此,实现了结构紧凑、性能可控的宽波束双频圆极化共口径天线,在无人机通信系统中具有潜在的应用价值。     

一种人工表面等离激元的小型化毫米波天线

设计了一款基于人工表面等离子体激元(Spoof Surface Plasma Polariton,SSPP)的小型化高效率定向辐射天线.在介质基板表面印刷了共面波导(CPW)、波矢匹配结构和SSPP传输线三种结构,其中波矢匹配结构与共面波导部分相结合,更好地完成阻抗匹配.此外,因人工表面等离子体激元可以将电场约束在天线...     

Novel Design of a High-gain and Wideband Fabry-Pérot Cavity Antenna Using a Tapered AMC Substrate

A high-gain and wideband electromagnetic bandgap (EBG) resonator antenna with a tapered artificial magnetic conductor (AMC) ground plane is presented. The proposed EBG resonator antenna is comprised of a frequency selective surface (FSS) superstrate with a strip dipole array and an AMC ground plane with tapered rectangular patches. The realized gain and the bandwidth of the antenna can be improved simultaneously by using the tapered AMC where the phase difference of the reflected waves from the patches with different length is within 180° and the destructive interference among them can be considerably reduced. The maximum gain is increased about 2∼3 dB and the bandwidth is improved about 2.5 times compared to when the uniform AMC is used.     

带有开口谐振环引向器的新型端射天线设计

设计一种带有开口谐振环(SRRs)引向器的新型端射天线。天线由反射板、地板、辐射单极子和开口谐振环组成。天线的反射板结构使天线在低频处阻抗匹配,有效地提高了天线带宽;用六对开口谐振环结构作为天线的引向器,很好地实现了天线的高增益。仿真和实测结果表明,天线阻抗带宽达到73.7%(2~4.21 GHz),增益为4.3~10.3 dB;在天线的带宽内,天线的辐射方向图稳定,设计的天线满足S波段无线通信领域的需求。     

超高频RFID小型化读写器天线设计

提出了一款应用于超高频段(Ultra High Frequency,UHF)(912 ~935 MHz)的射频识别(RFID)读写器圆极化单层结构微带天线,基板采用FR4 板材达到价格低廉、辐射贴片采用开槽的结构实现小型化、接地板采用开槽结构提高天线的增益,该天线实现了小型化设计,满足了天线的设计要求。利用三维电磁仿真软件对天线模型进行了分析,仿真与测试结果吻合良好。天线测试结果表明:回波损耗小于-10 dB 的阻抗带宽为25 Hz(910 ~ 935 MHz),轴比(AR)小于3 dB的带宽为21 MHz(914 ~935 MHz);在UHF 频段内,读写器天线的最大增益为-1.2 dB,所以本天线能满足我国射频识别读写器的应用要求,具有良好的应用前景。     

基于蝶形振子的可重构圆极化端射天线设计

为了降低天线对载体气动力学的破坏,提高天线在复杂电磁环境中的性能,该文设计了一款圆极化方式可重构的端射天线.该天线以基片集成波导(SIW)喇叭天线为原型,在喇叭前端加载移相器和蝶形振子,上下蝶形振子之间加载了4个MEMS开关,开关的导通与断开,可以控制电流的流动路径,从而使天线分别辐射两种圆极化波.实测结果表明,通过控...     

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.     

高超声速飞行器楔面激波的光线偏折校正模型

天文定姿是飞行器实现高精度自主导航的重要技术手段之一。高超声速飞行器在飞行过程中会产生激波,造成光线偏折,影响星敏感器的观测和天文定姿导航的性能。现代高超声速飞行器多采用乘波体设计,其载荷舱部分可简化为楔面结构。论文聚焦高超声速飞行器上楔面激波,基于空气动力学理论,给出了高超声速楔面激波结构参数的解析计算方法,以及激波对光线偏折影响的量化测算模型。提出了一种利用解析计算结果控制光线偏折的校正模型,讨论了激波角测量误差在该模型中的传播,证明了激波角测量误差与其引起的校正效果偏差其呈负线性相关。仿真试验表明,在高度20 km、马赫数5-8的条件下,楔面上方形成稳定的激波结构,对入射光线造成的偏折可达6.8";解析计算方法获得的激波角参数与试验结果误差在0.1"以内。这意味着运用该模型来校正光线偏折的误差可以控制在激波角观测误差的量级,可以显著提升观测精度。     

加载调流电感的超宽带紧耦合阵列天线

基于阵列天线依靠阵元间电磁耦合拓展带宽的理论,提出阵元调流电感加载技术,设计一种新型超宽带相控阵天线。相比于一般紧耦合阵列天线,将工作带宽从5 倍频程提高至8. 8 倍频程。通过对天线进行加工与测试,验证其具备良好的波束特性和较高的辐射效率。其结果是该阵列天线可广泛应用于具备侦察、干扰、探测、通信等多功能电子系统。     

一种宽带WLAN贴片天线

文中提出了一种单馈的宽带贴片天线应用于无线局域网络通信。该天线由方形贴片、电抗性阻抗表面以及电磁带隙结构组成。文中提出同时加载电抗性阻抗表面和电磁带隙结构能够实现小型化以及宽带化。电抗性阻抗表面作为接地平面能够降低天线的谐振频率。电磁带隙结构能够提高天线的阻抗带宽。测试结果表明所提出的WLAN贴片天线的相对带宽为22.3%(S₁₁=-10 dB),覆盖4.77～5.97 GHz,可以获得6.3～7.2 dBi增益。与现有宽带小型化天线相比,该天线在保证宽带小型化的前提下仍具有较高增益,且辐射性能具有较高的一致性,十分有利于其应用。该天线能够覆盖IEEE 802.11a标准所规定的5 GHz频段,能够实现无线局域网之间的高速数传。