Demonstration of a Shaped Beam Reflectarray Using Aperture-Coupled Delay Lines for LMDS Central Station Antenna

A shaped-beam reflectarray based on patches, aperture-coupled to delay lines is demonstrated for local multipoint distribution system (LMDS) central station antennas, in the 10.10-10.70 GHz band. The antenna must cover a 60^deg-sector in azimuth with a squared cosecant pattern in elevation. The design process consists of two steps. First, a phase-only pattern synthesis technique is applied to obtain the required phase-shift distribution on the reflectarray surface which generates the shaped pattern. The second stage consists of determining the length of the delay lines, aperture-coupled to the square patches, in order to achieve the phase distribution synthesized in the previous step. Two reflectarray antennas have been designed, one for vertical (V) and the other for horizontal (H) polarization. A breadboard for V-polarization has been manufactured and tested in an anechoic chamber, showing a good agreement between theoretical and measured radiation patterns.     

基于遗传算法的非对称多波束反射阵天线设计

针对传统方法设计的多波束反射阵天线增益低、波束偏移大、要求波束对称等问题,通过引入全局优化算法中的遗传算法对反射阵相位分布进行优化,以完成非对称多波束反射阵天线设计。为验证其有效性,设计并制作了一副Ku频段,波束指向分别为θ1=25°,1=0°和θ2=15°,2=180°的非对称双波束反射阵天线。测试和仿真结果较吻合,天线在中心频点的增益为26.03dBi,效率达到28.04%,1dB增益带宽和3dB轴比带宽均能覆盖11.3~12.3GHz(8.3%),实测波束指向为θ1=24.3°,1=0°和θ2=15°,2=180°,波束偏移0.7°。结果表明遗传算法能有效完成非对称多波束反射阵天线设计。     

Design of Aperture-Coupled Filters

A procedure for the design of aperture-coupled Filters is presented, based on the theory of conventional coupled circuits. This design procedure accounts for the relatively low insertion loss of aperture-coupled filters as compared with other known designs of microwave filters. The factors which contribute to this low value of insertion loss are the following: 1) Use of a high Q-mode configuration such as a cylindrical cavity in the TE/sub 011/ mode. 2) Aperture coupling of elements eliminating the losses of impedance transforming sections of transmission line. 3) A mechanical design which eliminates joints at critical points and also provides control over interior surface finishes.     

L 波段宽带缝隙耦合天线设计

本文采用变异hour glass 形状缝隙耦合馈电,并引入背腔结构,设计了一种适用于L 波段,具有良好波束前后 比特性的宽带缝隙耦合微带天线,并讨论了馈电网络参数和背腔结构对天线性能的影响。设计结果表明：该天线驻波 相对带宽≥50%,频带内辐射前后比均≥12dB。     

Electronically Tunable Single-Input Five-Output Voltage-Mode Universal Filter Using VDTAs and Grounded Passive Elements

This paper presents a possible usage of the voltage differencing transconductance amplifier (VDTA) for the design of an electronically tunable single-input five-output voltage-mode universal filter. The presented filter is constructed using two VDTAs, two capacitors and two resistors that are all grounded. The circuit simultaneously realizes lowpass (LP), bandpass (BP), highpass (HP), bandstop (BS) and allpass (AP) filtering responses, without changing the circuit topology. The circuit is capable of providing an independent electronic control of the natural angular frequency (ω ₀) and the quality factor (Q) through the transconductance gains of the VDTAs. By simply adjusting the transconductance ratio, a high-Q filter can also be obtained. Because of the high-input impedance of the circuit, it is advantageous for cascade connection. To support the theoretical analysis, the properties of the designed filter have been verified by PSPICE simulation results.     

电子束重复增量扫描生成三维结构的研究

针对三维曝光图形的结构特点,结合自行设计的图形发生器,提出了电子束重复增量扫描方式及曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算方法.根据计算得到的剂量关系,按照重复增量扫描方式,在SDS-3电子束曝光机上进行了曝光实验,显影后得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥的三维结构.因此,重复增量扫描方式可以用于三维结构的加工,并且关于曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算可以为其提供符合实际曝光的参数.     

电子束重复增量扫描生成三维结构的研究

针对三维曝光图形的结构特点,结合自行设计的图形发生器,提出了电子束重复增量扫描方式及曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算方法.根据计算得到的剂量关系,按照重复增量扫描方式,在SDS-3电子束曝光机上进行了曝光实验,显影后得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥的三维结构.因此,重复增量扫描方式可以用于三维结构的加工,并且关于曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算可以为其提供符合实际曝光的参数.     

多波束涡旋电磁波反射阵天线设计

针对传统反射阵天线产生涡旋电磁波存在方向单一、轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)模态单一的问题,设计了一款多波束涡旋电磁波反射阵天线。提出了一款基于旋转单元法的新型宽带圆极化单元,并利用口径场叠加法,获得了单个馈源产生多个涡旋波束的反射阵阵面补偿相位。仿真结果表明,该天线在26.5～32 GHz生成了2个携带模态-1和+1的涡旋波束,OAM带宽和3 dB增益带宽均为18.3%。在工作带宽内,最大增益为18.3 dBic,口径利用效率为10.31%。     

应用高斯波束理论设计波束波导天线

以高斯波束理论为基础,根据天线基本参数要求,分析确定出波束波导系统中各反射面尺寸、反射面彼此间距及各部件相对位置。以此系统为实例,给出各个反射面处高斯波束特征参数值,并分析比较了反射面之间距离、反射面辐射口径等参数对截获效率的影响。波束经过两反射面反射后均会产生交叉极化模,给出计算反射效率公式,得出结论为:两反射面姿态对称条件下彼此产生的交叉极化模可以互相抵消。     

一种宽带缝隙耦合微带天线阵列的设计北大核心CSCD

微带阵列天线具有增益高、剖面低、体积小、重量轻、成本低、易共形等优势,为了克服其频带窄、交叉极化强的问题,文中采用偏置缝隙耦合馈电、上层贴片、并馈网络等措施设计了宽带多层微带阵列天线。在等效电路分析基础上,结合仿真验证,分析了关键参数对天线单元阻抗匹配的影响,得出了单元最佳结构尺寸。采用了灵活的等功分并馈网络实现了8×8布局、45°极化的微带阵列天线。仿真和实测结果表明:电压驻波比VSWR<2的阻抗带宽达到48.8%,半功率波束宽度HPBW>9.2°时增益大于18 dB,交叉极化电平低于-22 dB,同时具备较深的零深、较低的副瓣电平。     

基于HPSO的波束扫描反射阵天线设计

提出一种基于混合粒子群算法(HPSO)的低旁瓣波束扫描反射阵天线设计方法。在该方法中,首先利用天线实际方向图和渐变的理想方向图构建了加权的适应度函数。然后通过优化口径面相位分布搜索适应度函数的最小值,最终达到降低旁瓣的目的。同时,设计并制作了一副中心频率为12GHz 的圆极化波束扫描反射阵天线。实测结果与仿真结果较为吻合,天线在56°扫描范围内,旁瓣电平均小于-15dB,且带宽达到11. 67%。     

一种新型宽带圆极化微带反射阵天线设计*

针对圆极化反射阵圆极化带宽窄的问题,结合微带天线的谐振特性和线极化反射阵展宽带宽的思想,提出了一种“工-环”形多谐振宽带圆极化反射阵单元,通过研究单元的电流分布对其实现宽带圆极化的原理进行了分析.采用改变单元旋转角度的方法设计了一副169个“工-环”形单元、中心频率为I0GHz的右旋圆极化反射阵,并对其进行了测试:3dB轴比带宽达到41％(8.1GHz-12.2GHz),天线效率最高达59.94％ (9.9GHz).实测结果与仿真结果一致,实现了反射阵天线的宽带圆极化和高效率.     

基于三极化单元的平面阵列半空间扫描波束形成与分析

为了实现三极化平面阵列的高性能宽角扫描,提出一种基于三极化单元的平面阵列半空间扫描波束形成方法,并对相控阵扫描特性进行了分析。首先,在假设单元3个极化特性一致的前提下,从期望的合成波束指向出发,将与之正交的极化电场单位矢量沿3个极化方向分解,从而获得3个极化电场分量的相位和幅度,再依据功率与极化电场幅度平方成正比的关系,推导获得4种极化形式下极化合成所需的激励表达式,并通过仿真验证了该激励表达式的正确性。接着采用经典的阵因子控制方法,改变阵元相位差,使阵因子扫描角与单元波束指向一致,从而形成半空间任意方向扫描的阵列波束。最后,在不考虑阵元间互耦的情况下,对4种极化形式下的阵列扫描特性进行仿真分析与对比,结果表明,该阵列具有优越的半空间扫描特性,验证了该波束形成方法的有效性。     

单片CDCTA-C低功耗电控调谐双模式三阶正交振荡器的设计

针对振荡器功耗大和振荡频率低的问题,提出了一种基于电流差分级联跨导放大器的三阶正交振荡电路.该电路仅使用一个电流差分级联跨导放大器和三个接地无源电容,可以同时产生两组等幅正交电流信号和一组等幅正交电压信号.电路结构简单,功耗低至1.8mW,最大灵敏度绝对值仅0.5,振荡频率可达10MHz数量级,而且振荡条件和震荡频率可相互独立地电控调谐.计算机模拟和流片芯片测试结果验证了理论分析的正确性.     

微带反射阵天线的分析与设计

介绍了微带反射阵天线的基本原理,分析了天线设计中阵元单元尺寸和间隔的计算、相位延迟线的选择、基片厚度的选取、误差分析、仿真验证等,根据分析结果提出了低副瓣微带反射阵天线的设计方法。实例测试结果表明,反射阵天线的总体性能接近抛物面天线的性能,易于折叠、携带方便。     

太阳能电池与反射阵天线的一体化集成设计

提出了一种与太阳能电池板集成的反射阵天线。用太阳能片底部金属层作为反射阵单元的辐射贴片,使得照射在太阳能电池上的光照不受天线遮挡,实现了最大化的光电转化效率。反射阵单元尺寸为0.4λ₀×0.4λ₀。单元相移范围达到543°。用该单元组成了单元数为15×15的反射阵列天线,阵面口径大小为690 mm×690 mm(6λ₀×6λ₀)。采用标准增益喇叭天线作为反射阵馈源。仿真结果表明,在2.6 GHz反射阵的增益达到22.5 dBi,口径效率为39.5%。     

弹载SAR宽域成像的扫描参数设计

针对弹载条带合成孔径雷达(SAR)在末制导阶段由于波束覆盖范围窄和成像时间短,不易获得所要求的大面积图像的问题,提出了一种新的波束扫描方案,并根据导弹在末制导阶段的飞行特点,结合子孔径处理方法,对波束扫描参数进行了理论分析和设计.仿真结果表明,与条带SAR相比,该扫描SAR能有效地在较短的数据录取时间内获得大面积的SAR图像.     

Theory and Experiment of an Aperture-Coupled Hemispherical Dielectric Resonator Antenna

A hemispherical dielectric resonator (DR) antenna using aperture coupling for excitation is studied both theoretically and experimentally. The reciprocity method is used to formulate the problem. The exact magnetic field Green's function due to the equivalent magnetic current in the slot is derived rigorously, and it is presented in a form which can be evaluated very efficiently. Moment method is used to solve the magnetic current from which the input impedance of the antenna configuration is obtained. The equivalent radius of the slot is used so that simple formulae developed for the cylindrical dipole can be applied directly. The effects of the slot's length, the slot's position, and the slot's width on the broadside TE₁₁₁ mode input impedance are studied, and reasonable agreement between theory and experiment is obtained     

一种新型单层宽带微带反射阵天线设计

针对微带反射阵天线带宽窄的问题,提出了一种新型线极化双谐振宽带"蝴蝶"形单元结构,详细描述了单元结构设计步骤,研究了不同基板以及不同结构参数对单元相位曲线的相移范围、平滑度以及谐振点位置的影响。仿真测试表明,该单元结构能够在5.5-7GHz带宽内具有良好的相位特性曲线。对36个"蝴蝶"形单元组件测试表明,其在20%带宽内辐射效率达到40%以上,最大辐射方向上交叉极化电平小于-30dB。此外,"蝴蝶"形单元结构类似于"十"字形单元结构,有利于进一步扩展实现多频带、多波束反射阵天线设计。     

新型高增益反射阵列天线的设计

介绍了一种新型的高增益反射阵列天线。根据栅格阵列的特点,确立了天线的结构,通过开槽线阻抗变换器实现匹配,并利用电磁场仿真软件HFSS对该天线进行了理论分析。仿真值与实测值能较好地吻合,表明该天线具有良好的匹配和高增益特性。