线元天线阵列超短电脉冲传输特性实验研究

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,可以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。     

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。     

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.     

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。     

一种新型和差旁瓣抑制阵列天线

针对传统和差阵列天线旁瓣抑制能力的不足,设计了一种应用于二次雷达的新型和差旁瓣抑制阵列天线.该天线主要由前向阵列、后向单元、波束形成网络和互连的射频电缆构成,其中前向阵列和后向单元共同形成差波束.采用遗传算法对各个天线单元的幅度和相位进行优化,使差波束在工作频带内能够覆盖和波束的旁瓣.仿真和测试结果表明:在13.2％相...     

适于一维相控阵宽角扫描的非对称单脊波导裂缝线源

非对称单脊波导裂缝线源是一种新型相控阵天线辐射单元。由该种单元垂直放置构成的平面相控阵天线在水平面可实现宽角(60)扫描,在波束扫描时,还可以避免寄生副瓣的出现。同时,该种单元本身在垂直面易于实现较低的副瓣电平。本文从理论和实验上对非对称单脊波导裂缝阵天线进行了研究,解决了该种线源设计过程中的基本理论和关键技术。十六单元样品线源远场实验结果与理论值的一致性说明了本文的理论分析和实现途径是正确有效的。     

Linear array of woodpile EBG sectoral horn antennas

A technique is described for creating linear array antennas that conform to the natural stacking sequence of the woodpile electromagnetic bandgap (EBG) material. Each element in the linear array consists of a woodpile EBG sectoral horn antenna. The electromagnetic confinement mechanism within each horn antenna relies wholly on the 3-D EBG of the woodpile material. The array element has a typical sectoral horn pattern with a directional beam in one principal plane and a broader beam in the other. The bandwidth of the sectoral horn is almost equal to that of the defect EBG waveguide. Measured and theoretical results for radiation patterns, impedance bandwidth and gain of a sectoral horn antenna made from alumina are described, and theoretical results for a design made from silicon are presented. It is shown that the layer-by-layer nature of the woodpile EBG material enables sectoral horn antennas to be easily stacked together in the E-plane to create linear arrays. Analysis of the mutual coupling as a function of element separation and its effect on reflection coefficient are presented for a two-element linear array in silicon. Theoretical analyses for fixed and scanned beam linear arrays of silicon woodpile EBG sectoral horns are described and finite-difference time-domain results are compared with array theory. The fixed beam arrays are designed for high directivity while the scanned beam array enables wide angle beam steering through the use of parasitic array elements.     

一种Ku波段混合馈电频扫天线阵设计

研制了一种俯仰向波束固定,方位向频扫的Ku波段频扫平面天线阵.采用双层微带结构获得带宽约18%的宽带微带贴片天线作为阵列单元.天线阵俯仰向采用微带功分器及该种天线单元组成线阵.方位向为实现波束较大范围的频扫能力, 并提高天线阵的工作效率采用波导慢波线缝隙与线阵微带线电磁耦合结构进行馈电.在采用HFSS软件完成仿真设计的基础上,加工并测试了一套12×40规模的天线阵,结果表明该天线阵在工作频段内驻波比优于1.5,波束扫描范围大于80, 副瓣电平优于-20 dB,除中心频点外,增益大于26.5 dB.     

Frequency offset retrodirective antenna array

A new architecture for the Van Atta self-steering array is presented. Active antenna techniques are used to realise a compact self-steering array with enhanced retrodirective properties. The experimental performance of the array is demonstrated and a technique is described which compensates for the beam pointing error induced by antenna array element directivity     

Fan beam generated by a linear-array fed parabolic reflector

The theoretical background and the results of computer simulations and experimental studies for a parabolic reflector fed by a linear array are detailed. The concept of using a parabolic reflector antenna fed by a small linear array to generate fan-beam patterns is validated. Large angle scan along the broad-beam direction of the fan beam can be achieved by offsetting the linear array laterally. It is both empirically and numerically demonstrated that the array feed must be displaced in the reflector's axial direction to an optimum location from the focal plane in order to achieve the best antenna gain performance. As a result, the linear-array fed parabolic reflector can be used in place of a long planar array in a multifunctional reflector antenna system     

一款具有稳定扫描波束分辨率的宽视角相控阵天线北大核心CSCD

基于自适应稀疏阵的结构,提出了一种具有宽视角与稳定扫描波束分辨率性能的相控阵天线。阵列单元是可以在相同谐振频率下实现TM;和TM;两种模式共同工作的单激励圆环贴片天线,其具有140°的半功率波束宽度,这种宽波束辐射效果能够较好地拓展相控阵天线的扫描范围。基于此单元构建了一个35元线阵,对其波束扫描分析发现在限定增益波动小于2 dB的条件下阵列扫描范围可以达到-70°~+70°,但主瓣波束宽度随着扫描角度的增加而增大。为解决这个问题,引入了自适应稀疏阵的概念,并采用基于互耦补偿矩阵的迭代快速傅里叶变换(Iterative Fast Fourier Transform,IFFT)技术进行自适应稀疏阵的优化设计。结果表明,所提出的基于自适应稀疏阵结构的35单元相控阵天线在-60°~+60°扫描范围内增益波动始终小于1.5 dB,波束宽度波动小于1°,且峰值旁瓣电平基本保持在-20 dB以下。相较于均匀周期阵列,所提出的自适应稀疏相控阵天线能够在实现低旁瓣宽视角扫描的同时,有效提高天线在宽角度范围内扫描波束分辨率的稳定性。