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。     

瞬态电磁脉冲能量传输特性的物理实质

根据矢量位方程,在均匀电流模型下,分别给出了圆形和方形单元天线轴线上电磁场分量的时域表达式以及能量密度的解析计算公式;用等腰梯形电脉冲给天线馈电,采用数值计算的方法分别绘出了圆形和方形天线轴线能量密度随距离的衰减曲线,瞬态电磁脉冲能量传输呈现三段式传输规律和慢衰减特性;通过对能量密度解析计算公式物理意义的讨论,给出了瞬态电磁脉冲慢衰减传输特性的物理实质解释;采用亚纳秒电子源给抛物面天线馈电,对抛物面天线轴线辐射电磁脉冲波形及能量作实验测试,实验测试结果与数值计算结果相符合。     

阵列辐射瞬态电磁脉冲能量合成特性研究

根据单元天线辐射瞬态电磁脉冲轴线能量传输特性的解析解,提出了阵列辐射瞬态电磁脉冲的点源近似模型,给出阵列辐射瞬态电磁脉冲高效合成特性的物理实质。并采用阵列瞬态电磁脉冲产生系统,对高效合成特性进行实验验证。实验结果和采用点源近似模型计算结果都很好地证明了阵列瞬态电磁脉冲的高效合成特性。     

平面阵列天线轴线能量的慢衰减特性

根据电磁理论,给出了平面阵列天线在皮秒高斯脉冲激励条件下,轴线能量传播特性的解析计算公式和数值模拟结果。用实验直接验证了瞬态电磁波的慢衰减特性。在实验误差范围内,理论计算与实验结果符合较好。对布阵方式的初步实验表明,适当的稀疏布阵可提高传输效率。     

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.     

超宽带Vivaldi阵列天线设计

为了满足超宽带系统对天线的需求,本文设计并制造了覆盖6～18GHz频带的超宽带Vival-di阵列天线,并采用微带渐变线功分器网络达到超宽带馈电与低损耗传输的目的。通过组阵与添加寄生单元进一步降低天线驻波,提高了阵列性能。仿真计算与实测结果表明该阵列天线在超宽频带内驻波小于2.1,并且具有优良的辐射特性。     

阵列天线的波束扫描与衰减特性

由电磁场理论给出了线元天线阵列波束扫描的解析公式，并由该解析公式得到阵列天线波束扫描的数字结果，然后用光栅方程对所得数字结果作了理论分析，得到以下结论：(1)阵列天线扫描问题可以由光栅方程进行简洁分析；(2)波束能量极大值与阵列天线元数目的四次方成正比；(3)通过适当馈电时间延迟，可以控制波束扫描范围；(4)扫描的角范围依赖所给的半角度宽度要求。     

单脉冲平面缝隙阵列天线设计和误差分析

文中介绍由波导宽边纵向缝隙构成的单脉冲平面阵列的设计方法,给出具体阵列天线的设计结果。以14×14元平面阵列为例,分析单脉冲阵列天线主要组成部分的误差对天线性能的影响。计算分析了缝隙位置与长度的加工数据的误差,馈电(和差器)的幅度、相位误差,馈电缝阵的误差,以及工作频率等对方向图的影响。文中计算和分析结果与实验结果吻和较好,误差分析结果可作为该类天线对加工公差要求和实验分析的依据。     

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。     

共面波导-槽线馈电的引向天线

在对现有印刷形式的引向天线进行简单分析之后,文章提出了一种共面波导-槽线馈电的引向天线的设计方法。通过对共面波导-槽线馈电网络的馈电端口阻抗的仿真计算,解释了天线的带宽特性;在对有源振子和引向器的表面电流的仿真基础上,建立了该天线的三元对称振子阵列的辐射模型,该模型很好地解释了天线的定向辐射特性。仿真和实验结果表明,所设计的天线是一种性能良好的小型宽带定向天线。     

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。     

Circularly polarised microstrip antenna array using proximitycoupled feed

A 2×2 circularly polarised (CP) microstrip antenna array using a proximity coupled feed and sequential rotation is described. As compared with a previously presented single-element circularly polarised microstrip antenna with a cross-slot, the new array achieves a much wider impedance bandwidth of 11.18% and has an axial ratio bandwidth of 4.1%. The return loss, radiation patterns and axial ratio of the antenna array were measured and are presented     

CPW无空气桥功分器设计及其在阵列天线中的应用

针对传统微带圆极化阵列天线存在带宽较窄、尺寸较大等问题,提出一种新颖的基于共面波导(CPW)槽线转换结构的无空气桥功分器,并基于此功分器设计了一款紧凑型高定向性圆极化阵列天线。设计的共面波导功分器利用共面波导奇模式方法实现了能量分配,不需使用空气桥结构及四分之一波长匹配线,因此尺寸更加紧凑,结构更加简单。利用此功分器设计的圆极化阵列天线剖面厚度仅为1 mm,轴比带宽为4.14%,阻抗带宽为7.03%;在5.8 GHz时,实测增益为8.412 dBi,在保证低剖面、小尺寸的同时,可提供足够的工作带宽以及天线增益。     

ETC用5.835GHz微带阵列天线的设计

设计了一种ETC用低旁瓣圆极化微带阵列天线,应用于电子收费(ETC)的路测单元(RSU)。为实现低旁瓣、圆极化的效果,对2个微带天线单元运用旋转与相位补偿的方法进行轴比改进,并以改进后的2单元作为辐射单元制作了一款基于道尔夫-切比雪夫幅度分布的微带天线阵列。经过仿真与实际测量,该天线具有很好的低旁瓣、圆极化的效果。该天线对于ETC系统以及其他类似的天线系统具有很好的理论与实际意义。     

一种寄生阵列宽带圆极化天线的设计

该文设计了一款C波段单馈寄生阵列的宽带圆极化天线。此天线采用紧邻的双层F4B介质基板,通过在方形驱动贴片上开槽及采用寄生阵列的设计实现了圆极化。对天线结构的设计步骤进行说明,研究了各结构对天线阻抗带宽和轴比带宽的影响,并研究了寄生贴片切角长度和驱动贴片上的缝隙宽度对天线轴比和带宽的影响。对天线的圆极化方向图进行了仿真。仿真结果表明,在5.5 GHz时实现了右旋圆极化,最大增益为8.1 dBi。加工并测试了宽带圆极化天线,测试结果与仿真结果基本相符,天线实测的阻抗带宽为1.3 GHz,轴比带宽为1.26 GHz。设计的叠层天线具有结构紧凑,装配简单和轴比带宽大的优点。     

脉冲波形对其轴线能量传播特性影响的研究

在相同平面圆形辐射器条件下,对具有相同中心频率的几种典型脉冲,根据电磁场理论,给出了它们轴线能量传播特性的解析计算公式和数字模拟结果。研究表明：当脉冲的上升时间小于有效脉冲宽度的1/20时,在脉冲传播的慢衰减区,等腰梯形脉冲的传播特性优于目前普遍应用的正弦脉冲。