超宽带高功率微波低空传播特性的分析与计算

推导了超宽带高功率微波(UWB-HPM)传播于压强大于100 Torr大气中的击穿阈值,当超宽带高功率微波在击穿阈值低于其场强的大气中传播时,会引起大气击穿,从而产生随时空迅速变化的等离子体,使得UWB-HPM的尾部发生衰减、缩短脉冲持续时间.利用时域有限差分法(FDTD),对UWB-HPM在该压强范围大气中传播所引起的击穿特性作了数值计算,并给出了FDTD求解过程的流程图.所得到的数值结果对UWB-HPM的实际使用将具有参考价值.     

高功率超宽带电磁脉冲技术

高功率超宽带电磁脉冲源对许多应用 ,如冲击脉冲雷达、探测地雷、微波武器等是十分重要的。本文评述在快速高压开关和超宽带天线发展中的最新进展 ,讨论了未来这类超宽带源研究的技术挑战和发展前景     

超宽带TEM喇叭天线阵列的微遗传算法优化

采用阵列天线是提高超宽带天线增益和方向性,降低副瓣电平的有效途径.应用时域有限差分法对超宽带TEM喇叭天线进行了时域模拟和分析,利用叠加原理,得到了九元TEM喇叭线阵的时域辐射场信息;结合微遗传算法,对线阵天线的能量方向图进行了优化,获得了较窄的天线波束宽度,同时限制了天线阵列的最大旁瓣电平.与传统遗传算法相比,微遗传算法能更快获得收敛.     

低频补偿TEM喇叭天线的仿真与测试

以超宽带窄脉冲辐射为应用背景,通过添加补偿回路并调整回路的大小,设计了一种具有低频补偿的超宽带TEM喇叭天线.利用FDTD方法对天线结构进行了仿真,分析了不同补偿回路大小时TEM喇叭天线的S11参数、相位特性、辐射带宽及前后向辐射场等参数,得到了在大于400 MHz频带范围内S11参数低于-10 dB的天线结构.制作天线原型,并进行了实际测试,频域S11参数测试结果与仿真结果基本吻合.通过对时域波形的分析可知,该天线具有较高的波形保真度.     

基于遗传算法设计的双陷波超宽带天线

为了抑制窄带信号对超宽带系统的干扰,利用遗传算法结合时域有限差分法分两次优化设计了一种新型双陷波平面超宽带天线,在3.5~4.2GHz和5~6GHz范围实现了频率阻断,并将天线加工成实物,电压驻波比的实测结果、CST仿真结果和数值计算结果基本一致。分析了天线陷波的原理,并利用仿真软件研究了天线性能。结果显示,所设计的天线具有良好的性能,能够广泛应用于无线通信设备中;该设计理论简单,通用性强,对以后设计陷波超宽带天线具有指导作用和参考价值。     

一种紧凑型超宽带双陷波天线设计与研究

超宽带(UWB)系统的工作频段与现有的许多窄带系统频段相互重叠,因此各个系统信号之间存在潜在的干扰。针对上述问题提出了一种紧凑型超宽带双陷波天线。天线由一个圆形辐射贴片构成并通过50W的微带线进行馈电。接地板和传统的接地板相比被截短了,以提高天线的阻抗带宽。通过在辐射贴片上刻蚀H 型槽来实现天线的双陷波功能,并在微带馈线中引入了嵌入式谐振回路(ERC)结构,加大了天线的陷波深度和阻带宽度,陷波性能好于同频段的双陷波天线。仿真和测试结果表明,天线在3.1～4.2 GHz 以及5.0～6.6GHz 具有陷波特性,有效地避免了WiMAX 和WLAN 频段信号的干扰。同时在2.8 ~10.7 GHz 的其它频段上具有良好的阻抗匹配和较好辐射方向特性。天线的尺寸为34mm*26mm*1.6 mm,结构较为紧凑。     

基于脉冲形成网络的超宽带脉冲产生与设计

分析了超宽带天线对冲击脉冲波形的要求.利用阶跃恢复二极管和微带传输线.通过延迟的方法设计并制作了超宽带双极脉冲发生器.根据超宽带脉冲发生器产生的脉冲参数,通过理论分析和时域有限差分法(FDTD)仿真,给出了一种微带脉冲形成网络的设计方法,并利用该方法成功地产生了纳秒级宽度的双极性超宽带窄脉冲信号.测量结果表明:经过脉冲形成网络产生的信号具有良好的波形,且拖尾振荡小,有利于提高天线的辐射效率.     

一种超宽带高增益的透镜喇叭天线的设计

该文提出了一种适用于微波通讯系统的超宽带(UWB)高增益透镜喇叭天线。该天线由一个E面喇叭天线,一个球面介质透镜和双楔形金属脊构成,并由同轴线馈电及采用HFSS软件仿真。仿真结果表明,双楔形金属脊可有效增加喇叭天线的带宽,有效频率带宽达到2～12 GHz。当仅使用双金属脊来改善喇叭天线的性能时,喇叭天线的增益会下降。文中使用一种球面介质透镜来补偿双金属脊对喇叭天线增益的负面影响。仿真结果表明,该透镜可有效提高喇叭天线在工作频带内的增益。采用透镜和金属脊结构后,该喇叭天线拥有超宽带,高增益和较强的定向辐射性能,可以应用于各类通信系统中。     

FDTD求解高功率微波大气传播问题的可行性研究

提出了应用时域有限差分(FDTD)方法对高功率微波(HPM)大气传播模型进行数值模拟。HPM大气传播模型是由Maxwell方程组和电子磁流体方程共同描述的。利用FDTD的特点,在适当的时间和空间位置对该方程组进行中心差分,获得其显式差分格式。并结合流体力学有限元分析中的边界处理方法,建立了一套全新、高效的求解HPM大气传播的数值方法,其计算量仅与空间网格步数相当,在普通PC机上就能完成相应计算。计算结果验证了该方法的合理性和正确性。     

基于PECL门电路的超宽带（UWB）信号发生器设计探讨

本文设计了一种基于PECL门电路的超宽带（UWB）信号发生器。该发生器采用低电源5V电压供电,产生了脉宽为500PS、中心频率为1GHz、－10db带宽为1700MHz（100MHz－1800MHz）的无干扰窄脉冲超宽带信号。文章分析了该发生器工作原理与设计方法,并对实物电路板进行了相关的测试,测量结果显示该发生器所输出的脉冲波形较理想,对称性良好,并且没有大的拖尾和振铃,是一种适合于超宽带通信系统的窄脉冲信号形成电路。     

双层宽波束天线设计

针对宽波束天线在车载雷达中的应用,突破角雷达方位面3 dB波束宽度的限制,实现微带阵列天线在水平面的宽波束覆盖,设计了一款1×10串馈微带双层结构天线。线阵单元采用道尔夫-切比雪夫（Dolf-Chebyshev）综合法电流分布来达到降低天线俯仰面副瓣的效果,在串馈阵列上方加载寄生贴片和介质基板拓展天线方位面的3 dB波束宽度。分析了双层天线展宽波束的原理,加工并实测了双层宽波束天线,其方位面的3 dB波束宽度为134.6°,增益达到10.6 dB,副瓣电平为-19.8 dB,可以满足车载角雷达天线需求。     

一种新型宽波束圆极化微带天线的设计

设计了一种新型宽波束圆极化微带天线,该天线采用四探针馈电,馈电网络由威尔金森功分器和传输线移相器组成,使四个馈电探针的相位依次相差π/2,实现了右旋圆极化辐射。通过Ansoft HFSS仿真结果表明：该微带天线结构简单、极化纯度高、全向性能好、轴比小于3dB的圆极化带宽达到27.7%,高于一般的微带圆极化天线（轴比小于3dB带宽约为15%）。天线可以很好地满足GPS通信的技术要求,也可用于无线局域网。     

小型宽波束圆极化天线及馈电网络

提出一种新型的小型宽波束圆极化天线及馈电网络。天线由四个独立辐射单元顺次旋转90°组合而成,辐射单元采用平面印刷电路工艺加工、使用容性加载及短路点调配方式实现小型化;使用变形的分支线定向耦合器与移相电路组合,实现具有功率分配与正交移相功能的馈电网络。经理论分析、软件仿真及实测表明:天线高度小于0.12λ,3 dB波束宽度大于120°,6 dB轴比波束宽度大于180°,辐射特性在15%相对带宽内稳定;天线的驻波比(VSWR)小于2.0的相对带宽为16%。该小型宽波束圆极化天线采用印刷电路工艺制作,结构紧凑,加工成本低、精度高,易于与微波电路集成,其结构也适用于S波段以上更高频段。     

一种新型探地雷达天线的设计仿真

结合探地雷达(GPR)的发射信号,设计了一款工作频率范围为0.7~1.2 GHz的角锥喇叭天线。对喇叭天线结构参数的设计过程进行了分析,并利用电磁仿真软件Ansoft HFSS对其行建模仿真。仿真结果表明:在喇叭天线工作频率范围内,天线的驻波比小于1.4,在中心频率955 MHz下喇叭天线的增益最大达到11 d B左右,满足实际探地雷达对天线系统的要求。该天线具有频带宽、电压驻波比低、增益高、方向性强等优点。     

Phase center location of a paraboloidal reflector antenna with an axially defocused feed

Formulas for determining phase center locations in the principalEandHplanes of a paraboloidal reflector antenna with an axially defocused feed have been developed. The relations between the phase center location and various antenna parameters and the distance from the source to the focus are studied and presented in graphical forms. It has been found that, in general, phase center locations change significantly with the amount of defocusing.     

Optimization of a combined high-power ultrawideband antenna

The results of optimization of the geometry of a combined ultrawideband antenna excited by a 1-ns bipolar pulse are presented. Numerical and physical experiments have been performed to optimize the increase in the electric-field strength in the direction of the antenna main beam. It has been shown that the peak field strength can be increased by 6%.     

大功率平面变压器的设计与仿真优化

针对大功率开关电源中传统变压器的体积大、效率低等问题,提出用平面变压器代替传统变压器的方法。基于LC串联谐振拓扑电路设计一个大功率平面变压器,介绍了平面变压器的磁芯和绕组的设计过程,建立平面变压器的三维模型,并通过有限元软件Ansoft Maxwell在三维涡流场中对平面变压器的绕组损耗和漏感进行仿真,利用仿真结果实现平面变压器的优化设计。最后基于该文参数介绍了将LC谐振电路中的谐振电感集成到平面变压器的过程。     

一种用于卫星定位系统的宽波束圆极化天线

在卫星通信、定位设备中,为了迅速完成定位和通信功能,一般要求天线具有较大的波瓣宽度和较好的低仰角增益.研究设计了一种具有良好低仰角增益的宽波束圆极化四臂螺旋天线,该天线在上半空间的增益分布十分均匀,10°仰角的增益相对峰值增益下降不超过 3dB.为了改善天线的轴比性能,提出了一种4臂等幅、相位依次相差 90°馈电的天线方案,仿真结果表明,这种天线的增益特性和轴比特性都得到了较大的改善.     

一种新型超宽带单极子天线设计与仿真

通过单极子和高介电常数(相对介电常数为38)陶瓷介质谐振器的耦合设计了一种新型类齿状UWB单极子天线,以实现天线超宽频带的目的。采用软件HFSS进行仿真,并对天线模型参数进行优化,得到最佳设计效果。结果表明,该天线频带宽度为2.6~20.0 GHz(S11≤–10 dB),相对带宽达到了154%,满足超宽带天线要求。该天线实现小型化超宽带的同时,在整个UWB匹配频段内,具有良好的驻波比和方向图特性,较好地兼顾了各方面的性能。     

GTD analysis of the near-field patterns of a prime-focus symmetric paraboloidal reflector antenna

The uniform geometrical theory of diffraction (UGTD) has been applied successfully to analyze the near-field patterns of a prime-focus paraboloid. In order to establish the validity of the analysis, near-field amplitude and phase patterns have been computed over the principal planes at several observation distances for a typical prime-focus paraboloid. These calculations compare very favorably with the corresponding results obtained numerically with the aid of Silver's near-field aperture integration formula.