基于遗传算法的唯相位控制方向图零点生成

提出了一种基于排序的二进制编制遗传算法,并将该算法应用于唯相位控制方向图零点生成。由于在遗传法中采用基于排序的选择方法和避同交叉方式,因而较好地克服了早熟现象。计算实例说明提出的算法十分有效,获得了比已有文献更低的零深,并且可以在主瓣附近或旁瓣区生成零点,也可以在对称主瓣两侧方向生成零点。     

基于平面分形结构的方向图可重构天线设计

设计了一种基于二阶Hilbert分形曲线的方向图可重构天线,缩小了天线尺寸,加宽了频带,简化了制作工艺.采取有效措施改善了天线性能,使天线相对带宽由11.8％提高到87.3％,且谐振频率分别减小1.49GHz和2.14GHz.经过实物测试与仿真的结果比较可见,该天线具有频带宽,结构简单、易制作加工、性能良好等特点.     

一种方向图可重构圆极化阵列天线的设计北大核心CSCD

为了实现天线波束的灵活重构和调控,提出了一种方向图可重构圆极化阵列天线。阵列天线选用L型探针耦合馈电以拓宽阻抗带宽和圆极化轴比带宽,并基于提出的相位变换器设计输出端口间相位差可调的馈电网络。通过控制馈电网络中相位变换器上各PIN二极管工作状态,实现了天线的主辐射波束指向在+40°,+15°,-15°和-40°角度间切换。实测结果表明,该阵列天线在四种工作状态下的重叠阻抗带宽约为22%(2.2~2.74 GHz),重叠轴比带宽约为12.2%(2.33~2.62 GHz),且圆极化峰值增益为6.48 dBi。     

基于方向图可重构天线的新型宽角度扫描相控阵

提出了一种基于方向图可重构天线单元的新型相控阵,并分别研究了其均匀、非均匀相控阵的扫描特性。通过重构天线单元的工作状态和各单元的激励,其均匀阵可以获得低副瓣电平等较好的辐射性能,其非均匀阵的主波束扫描范围达到±80°,在扫描平面内3dB 主波束覆盖可达176°,且栅瓣电平很低。研究表明了重构天线在相控阵天线研究中 的广阔应用前景。     

五元印刷单极子方向图可重构阵列天线*

设计制作了一种用于无线通信移动终端的方向图可重构阵列天线.该阵列天线由一个激励单极子和四个长度可调的寄生印刷单极子组成,可工作于两种模式,阵列波束在方位面内有八种不同的指向.通过控制PIN开关的状态,寄生单元可以在引向器和反射器之间切换状态,方向图的主瓣指向开关断开的阵元方向.阵列天线方向图可以以45°步长覆盖方位面,工作频带覆盖WiMAX (3.40-3.69GHz)频段,辐射增益大于6dBi.在两种模式中各选取了一个指向状态,对其回波损耗和方向图进行了实测,实测结果与仿真结果吻合较好.     

一种基于遗传算法的唯相位宽零陷波束赋形方法

传统阵列方向图宽零陷形成技术需要对阵元施加复加权或者阵元位置扰动等复杂操作,实际实现比较困难。提出了一种基于遗传算法的唯相位波束赋形方法,针对宽零陷特点,结合均匀线阵方向图数学模型,设计一种适应度函数,优化阵元相位扰动值,最终获得符合要求的宽零陷阵列方向图。仿真结果表明,该方法可以在唯相位条件下形成较深的宽零陷,且零陷较平坦,收敛速度较快,稳健性较好。     

一种方向图可重构印刷振子天线的设计

为了在同一副天线上实现定向和全向方向图,提出了一种方向图可重构印刷振子天线。通过控制开关的状态,天线实现单极子和带反射器的偶极子两种工作方式,分别实现全向和定向方向图。用Ansoft HFSS软件对天线尺寸进行了分析和优化。根据仿真结果对于所提出的天线进行了制作和测试,并给出了测试结果。测试结果表明:开关断开时,天线带宽为2.09～2.44GHz;开关闭合时,天线带宽为2.64～2.94GHz。     

宽带极化与方向图可重构天线研究

随着无线通信系统的快速发展, 宽带可重构天线将在未来发挥巨大作用.文中综述了四种宽带极化与方向图可重构天线, 它们都具有提高通信系统容量, 消除极化失配, 扩大辐射范围等特点.首先介绍了一种宽带的多线极化可重构天线.此款天线基于L型探针馈电的贴片天线, 实现了0°, 45°, 90°以及—45°极化的选择, 具有宽带、低剖面、高增益的特点.其次, 同样基于L型探针馈电的贴片天线, 通过引入一个输出相位可重构的功分馈电网络, 实现了宽带的圆极化可重构天线, 其同样具有宽带、低剖面、高增益的特点.除了极化可重构天线, 文中还介绍了两款方向图可重构天线, 可分别实现线极化以及圆极化的全向锥状波束以及定向辐射波束的方向图可重构.前者是基于宽带的单极子贴片天线跟L型探针馈电的贴片天线的有机结合.后者是基于环缝隙的贴片天线配合激励端口可重构的功分馈电网络的组合.此两款天线均具有结构紧凑、宽带、增益稳定的特点.     

一种双极化液晶阵列天线设计与方向图综合方法

针对极化相控阵雷达应用背景,提出了一种基于电磁调控液晶的二维方向图可重构双正交极化阵列天线设计方法.该阵列天线设计由两种极化方式的亚波长超表面天线线阵交替排列构成,线阵上的单元均有两种工作状态,且每个单元都可以独立控制.该天线在一个方向维度上利用液晶超材料结构的电磁调控能力采用全息方向图综合方法实现了两个极化方式的独立调控,另一个方向维度上采用外部移相器对两个极化方式进行分别调控,创新地在两个方向维度上分别实现了正交极化信号的同时方向图重构,并确保了正交极化在二维方向图重构的一致性和良好的隔离度.仿真结果表明在法线两个正交极化的主瓣电平差小于0.01 dB,波束指向角为-40°时两个正交极化的的主瓣电平差小于0.02 dB.文章提出的双极化液晶阵列天线设计和方向图综合方法具有正交极化一致性好、结构简单等特点,并具有低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等优点,为小型全极化相控阵雷达精确信号制导应用提供了一个新颖的设计方案.     

基于模式搜索算法的仅相位加权相控阵天线波束赋形

仅相位加权的波束赋形技术在相控阵天线中有着广泛的应用,本文提出了一种利用模式搜索算法进行仅相位加权的相控阵天线波束赋形技术。该算法对初始相位分布没有严格要求,任意取值的初值都可以得到较为理想的结果。恰当的选取算法的初始步长和计算精度,可以有效降低迭代步数,缩短计算时间。最后,本文详细讨论了模式搜索算法在两种波束赋形中的应用。     

一种基于遗传算法的阵列天线方向图综合

基于排序的实数码遗传算法实现对阵列天线方向图综合,并对遗传参数作了一些改进.该算法使得搜索效率有很大的提高,有效避免了早期收敛.通过计算机仿真实验,该算法成功地实现了阵列天线的方向图综合.通过对阵列天线的阵元电流幅值进行优化,同样可以达到传统方法所能实现的效果.良好的仿真结果体现了遗传算法在阵列天线方向图综合中的优越性能.     

边射波束和锥状波束可重构的微带贴片天线

本文提出了一种边射波束和锥状波束可重构的新型微带贴片天线,该天线在锥状波束模式下具有圆度较好、锥角可设计的优点。首先,在贴片的中间引入一排短路孔,当短路孔两侧的探针反相馈电时,贴片上两侧电流同向,辐射边射波束;而当两个探针同相馈电时,贴片上两侧电流反向,辐射锥状波束。接着,对短路排孔与贴片边缘之间的间距进行了优化设计,调整电流分布,从而改善锥状波束在方位面上的圆度。最后,在贴片的对角线上额外引入了四个短路孔,通过控制其位置和大小来调节固定频率下贴片的尺寸,从而设计出不同锥角的锥状波束。通过全波仿真,设计了三个边射波束和锥状波束可切换的贴片,锥状波束的锥角分别为55°、50°和45°,均具有较好的圆度。     

Researches on Reconfigurable Antenna in CEMLAB at UESTC

This paper summarizes the achievement and progress in the research on reconfigurable antenna since 2001, in Computational Electromagnetics Laboratory （CEMLAB） at University of Electronic Science and Technology of China （UESTC）. Several typical reconfigurable antennas are introduced, which can realize frequency, pattern or frequency-pattern reconfigurability by electrically controlling methods. Some techniques involved in the design and analysis of reconfigurable antennas are reported. At last, the development trend of reconfigurable antenna is predicted in the conclusions.     

Reconfigurable Microstrip Patch Antenna with Switchable Polarization

A novel reconfigurable microstrip patch antenna with frequency and polarization diversities is proposed. A U‐slot is incorporated into a square patch, and a PIN diode is utilized to switch the slot on and off, which realizes the frequency diversity characteristic. The polarization diversities among linear polarization (LP), right‐hand circular polarization (RHCP), and left‐hand circular polarization (LHCP) are also obtained by switching three PIN diodes on the slot and the truncating corners of a square patch on and off. The antenna design and experimental results are presented.     

基于二元偶极子阵的边射端射可重构RFID阅读器天线设计

基于射频识别应用场景中存在的一些T型结构,如楼内、地下矿井等存在的一些T型通道,为做好这些场景中的信号覆盖,本文提出了一种新颖的边射端射可重构的RFID阅读器天线。天线由可重构的馈电网络和两个相距半波长的偶极子组成,天线边射和双向端射的可重构特性通过控制馈电网络中的开关状态实现。为了验证天线性能,对其进行了加工测试。测试结果表明,天线在边射和端射状态下的阻抗带宽和增益分别为2.7%(900～925 MHz),4.15 dBi和1.9%(905～923 MHz),2.10 dBi,与仿真结果基本一致。该天线具有结构简单、小型化、低剖面等优势,在射频识别系统中有一定的应用价值。     

基于多任务贝叶斯压缩感知的稀疏可重构天线阵的优化设计

建立方向图可重构天线的联合稀疏模型,基于多任务贝叶斯压缩感知理论提出一种稀疏可重构天线阵的优化设计方法.该方法在实现方向图精确重构的同时可以大幅减少天线数量,节省平台空间,降低设计成本.首先基于多任务贝叶斯压缩感知理论建立多目标方向图的稀疏优化模型,根据权值向量的先验概率分布,利用快速相关向量机估计超参数的最大后验概率来得到多组阵元位置及其激励,实时改变激励以获得不同方向图的稀疏逼近.仿真验证了该方法能够以较少的阵元个数和较高的方向图拟合精度快速实现方向图重构.     

基于电调超表面及柱面反射面的相控阵天线设计

提出了一种基于电调可重构超表面的低成本相控阵天线。该天线结构由天线底部的抛物线反射面馈电网络、上层的波导缝隙阵列及在波导中加载的电调超表面3部分组成,通过抛物线反射面将馈源在天线下层平板波导中产生的柱面波转换为平面波并用来激励天线上层的波导缝隙阵列。为了实现低成本的波束扫描,在每条独立的波导缝隙天线前端加载了具有360°相位调制能力的电调超表面。通过改变变容二极管上的偏置电压的大小可改变超表面的透射相位,实现连续的波束扫描能力。该天线可实现±30°的连续波束扫描,最大副瓣电平值为-13 dB,增益变化为-2 dB。该天线的低成本、高效率的波束扫描特性使其非常适合应用在一些低成本的雷达及通信系统中。     

基于改进粒子群算法的仅相位加权波束赋形

为有效提高雷达天线抑制强烈地海杂波的要求,文中提出了一种改进的粒子群算法,可以很好的实现阵列天线仅相位加权不对称波束赋形。该算法通过引入自适应收缩因子和适应度函数加权因子,并在非优胜粒子位置更新时引入混沌扰动,避免搜索过程陷入局部最优。计算结果表明,与普通粒子群算法相比有效提高了全局搜索能力和收敛速度,大量减少了迭代次数,在方向图综合中有着非常好的实际工程应用性。