分布式雷达相参发射原理与性能分析

通过调整空间距离较远的雷达发射天线的发射时间和初始相位可控制电磁波能量在空间的分布来增强感兴趣空间区域的信号能量。该文分析分布式雷达相参发射的原理,给出形成干涉峰点的条件,定义空间干涉能量分布函数来反映发射信号能量较平均能量的增益,其最大值为发射天线个数。在远场和近场条件下分析信号空间能量分布的特点,表明它在远场近天线距离呈条纹状,在近场远天线距离呈类晶体结构或独峰结构。为了让目标在干涉峰点内部,分布式相参发射在低频率、小目标的跟踪状态更有效。     

微波输能应用中整流天线阵列接收效率的研究

整流天线阵列是微波无线能量传输系统的重要组成部分,其接收和转换效率关系到能量无线传输的成败。在5.8 GHz频段采用矩形、圆形和三角形3种微带贴片单元,分别以发射天线阵列最大口径效率和接收天线阵列最高接收效率为目标进行优化,仿真计算了各天线阵列对空间电磁来波的接收效率。结果表明,天线单元形状会影响整流天线阵列的接收效率,相对于按发射天线阵列最大口径效率设计,以最高接收效率优化排布的整流天线阵列,对空间电磁来波的接收效果较好。     

圆锥螺旋天线的脉冲信号发射色散特性与数值仿真

圆锥螺旋天线是一种宽频带天线.然而,由于存在色散问题,使得发射的信号发生扭曲,对于加载的宽频带脉冲信号,通过该天线发射出去的并不是与激励相类似的脉冲电磁波,而是一个振荡波.基于时域有限差分法(FDTD)对圆锥螺旋天线进行了仿真,验证了该天线脉冲发射时不同频率分量信号所对应的天线有效作用区域特性,分析了近场和远场的电磁波波形,由此来阐述圆锥螺旋天线的色散与发射特性.仿真得到的结果,对于指导天线设计与相关试验具有一定意义.     

基于三相感应电机的小型化超低频发射天线研究

针对低频电磁传输中天线尺寸过大的问题，设计了一种基于三相感应电机的小型化超低频发射天线.电机工作时产生了时变低频电磁场，可作为超低频发射天线.为有效分析其电磁场分布，文章建立旋转磁偶极子数学模型以等效电机内部旋转时产生的磁场.首先，对电机内部磁场和旋转磁偶极子的关系进行阐述，利用麦克斯韦方程组，得到旋转磁偶极子的电磁场分布.其次，通过电磁仿真软件验证旋转磁偶极子的近场分布特性和远场辐射特性.最后，通过实验对电机近场的磁场分布进行验证.仿真和实测结果表明，三相感应电机具有超低频天线的辐射特性.     

一种近场调制型芯片天线特性的研究

近场直接天线调制（NFDAM）技术是新近出现的一种高安全性宽频带调制技术,它改善了传统调制技术中系统结构复杂、通信的安全性差等特点。应用NFDAM 技术所设计的近场调制型芯片天线能够发射一种与方向相关的信号,所辐射的远场信号由于天线近场电磁边界条件的改变而进行调制,本论文通过在主天线附近放置具有开关的反射器的方式实现改变天线辐射特性,开关的闭合和断开的控制改变反射器的反射特性,从而形成不同组合的天线形式。本文设计完成了一个工作在60GHz 的最简化近场调制型芯片天线,利用CST 电磁仿真软件和MATLAB 软件对天线远场的辐射特性进行了仿真和分析,对近场调制型芯片天线的调制作用及通信的安全性进行了验证。     

中波天线与天调网络的设计

发射天线是一种将高频已调波电流的能量转换成电磁波能量，并将电磁波辐射到预定方向的装置。发射天线的输入阻抗为一复数阻抗，并不正好等于馈线的特性阻抗，通过匹配网络使天线阻抗转换成与馈线阻抗一致并相连接，才能使馈线上处在行波状态，传输效率才最高。将天线的复数阻抗经匹配网络转换成馈线的特性阻抗，提高传输效率的网络就是天调网络。     

基于近场场图的带罩天线近副瓣畸变分析

采用FEKO软件仿真带罩天线远场方向图和近场场图, 采用近场场图分析远场方向图近副瓣畸变的原因.仿真过程中采用等效源技术, 兼顾仿真精度和仿真效率.带罩天线方向图近副瓣畸变主要是由天线罩尖部区造成的, 近场场图表明三种效应导致近副瓣抬升:其一, 电磁波经过天线罩尖部发生明显的衍射, 波阵面分叉; 其二, 金属雨蚀头被激励出表面电流, 进而产生二次辐射; 其三, 部分电磁波能量经反射后透过天线罩尖部区域, 反射-透射电磁波能量叠加在副瓣方向上.针对上述效应, 对天线罩改进设计, 改进后可明显抑制带罩天线近副瓣的抬升.近场场图分析方法揭示了天线罩局部细节和远场方向图之间的联系, 对天线罩电性能优化设计有很好的指导作用.     

移动通信基地台的天馈线系统

移动通信移动台的天线较简单,而基地台的天馈线系统较复杂。基地台的天馈线系统由天线馈线、发射合路器、接收分路器和收发双工器等设备组成。 一、天线 天线用于进行能量转换,即发射天线把射频电能转换成电磁波能量,并发射到服务区域,而接收天线则从服务区域接收电磁波能量,并转换成射频电能送给接收机。发射和接收天线的结构、性能和技术指标几乎完全相同,唯一不同仅     

一种宽频带圆柱共形微带天线全波分析和设计

采用双层介质双贴片结构展宽天线的阻抗带宽,并利用小的贴片电容补偿由厚介质衬底引起的探针电感效应,进一步扩展了频带宽度.基于共形FDTD法结合圆柱分层媒质中并矢格林函数的新方法,对此类天线的近场和远场特性进行了严格的全波分析.提出了系统的设计流程,使得天线的设计过程变得简单易行.设计和仿真结果表明,在不增加剖面厚度的情况下,工作于L和C波段的天线带宽(VSWR≤2.0)可达近30%甚至更宽.     

生成轨道角动量的紧凑型圆极化圆环组贴片天线

可用于无线通信具有轨道角动量(OAM)的涡旋电磁波因其可在同一频率上同时传输多个信号而备受关注。然而,大多数产生OAM的方法结构较复杂或成本较高。文中创新性地提出一种产生OAM由三个圆环形贴片组成的贴片天线,这种圆环组贴片天线要优于之前提出过的相控天线阵列等,它结构简易紧凑且易于实现,较大地节约了经济成本。每个圆环贴片都可产生不同特定模式的圆极化电磁波,通过不同模式电磁波的组合进而产生具有OAM的涡旋电磁波。在对所提出的圆环组贴片天线进行理论分析的基础上,通过模拟仿真得到的结果比较理想,进而验证了该圆环组贴片天线的创新性。     

金属雷电分流条对雷达罩电性能的影响分析

论文建立了天线罩分流条电磁传输研究模型,通过仿真和实验,对比分析了雷电分流条的电磁波传播特性,特别研究了中空十字型和十字型金属分流条的电磁波传输机理,以及金属分流条的材料、长度、宽度、厚度和电磁波不同入射方向对雷达罩电磁波传输性能的影响。研究结果表明:十字型金属雷电分流条对天线罩的电磁传输影响严重,而设计合理的中空十字金属分流条可以有效传输电磁波;另外,金属分流条的厚度和常用金属材料对电磁波传输影响不大,主要影响其导电能力和重量;在保证天线罩雷击安全的前提下,调整金属条长度可以使天线罩电性能达到最佳;金属条的宽度对电磁波传输性能影响明显,宽度越大,天线远场方向图主瓣增益越大;随着入射角的增大,方向图主瓣增益在减小,入射角超过30°时,雷电分流条对天线罩的电磁传输为负影响。     

多探头球面近场天线测试效率提升方法

为最大化提升球面近场测试效率,针对多探头球面近场测试系统的不同采样方案进行了研究,并通过仿真和测试对比了不同采样方案对测试效率的影响.首先利用电磁仿真软件计算出所设计喇叭天线的近场和远场方向图数据;然后利用基于球模式展开法的近场到远场变换算法,从理论上验证了在满足采样规则的前提下,通过适当增加方位上的采样间隔可实现测试...     

超低频天线最优波束成形设计研究

针对现有超低频天线发射端单一化缺陷和通信距离受限瓶颈,为实现超低频电磁发信系统的小型化和远距离传输,该文对旋转式永磁体机械天线的超低频电磁发信技术进行了理论创新和工程实践。探究多输入单输出(MISO)场景下超低频多机械天线电磁辐射理论,建立了基于三相感应电机的多机械天线阵列的空间磁场分布模型。仿真结果表明：利用三相感应电机组成的2元机械天线阵列可使磁感应强度在近场提高3 dB。该文还提出了多天线超低频近场最优波束成型技术。仿真结果表明：当天线之间的初始相位相等时径向接收磁场分量场强最大。设计高精度同步技术并搭建原理样机进行测试,实验结果表明：发送端采用2元天线组阵,信号功率提高6 dBm,传输距离可达50 m。     

单极天线和偶极子天线辐射特性数值计算*

采用时域有限差分法(FDTD)在柱坐标系下对同轴线馈电单极天线辐射特性进行数值计算,推导了二维扩展柱坐标下修正的Maxwell方程,应用辅助微分方程FDTD法对修正的Maxwell方程进行了差分离散,以TM波在自由空间中的传播为例,仿真了电磁波在自由空间中传播过程并分析了坐标伸缩完全匹配层的性能,建立了单极同轴线馈电天线仿真模型,仿真分析了同轴线馈电单极天线的近场、远场及阻抗特性。在三维直角坐标系下建立了偶极子天线仿真空间模型,数值计算了偶极子天线不同切面的远场方向图,仿真结果与客观实际相同,验证了空间模型及相关理论的正确性。     

考虑互耦的阵列天线辐射近场近似计算方法

针对大规模阵列天线辐射近场电磁兼容性问题,基于有源单元方向图原理和子阵信息的综合方法计算了大规模阵列天线辐射近场场强的分布。该方法采用等效技术获取大规模阵列天线的端口特性,进一步结合天线单元的远场数据综合分析得到大规模阵列天线的近场分布;计算结果表明,在满足天线单元辐射远场条件下,该方法能够准确计算出大规模阵列天线的辐射近场分布。相较于全波分析,本方法在保证精度的同时,提高了计算效率,并且具有良好的灵活性。通过全波分析的数值算例验证了该方法的正确性。     

一种基于机械旋转的可重构超表面电磁开关设计

为了提高微波无线能量传输的效率以及灵活性,提出并设计实现了一款基于机械控制的可重构超表面电磁开关。该设计基于Pancharatnam-Berry(P-B)相位原理,是一种可机械旋转、具有波束控制能力的反射型超表面,可以直接应用于无线传输系统中。仿真与优化设计表明,对于垂直入射的右旋圆极化平面波,超表面能够实现同极化聚焦或散射两种可重构功能。将该超表面放在无线传输系统中的发射端可以形成反射面天线,从而对微波无线功率传输系统实现电磁开关的功能。实验结果表明,在设计的5.8 GHz 附近,发射天线位于超表面焦点处时,通过调节超表面实现聚焦功能,可以使天线增益提高2.7 dBi;在无线传输系统中,可以通过超表面的引入实现电磁开关的功能。     

天馈线系统的防水技术措施

天馈线系统是发射机的重要组成部分,它是由主馈线、多个功率分配器、分馈线和天线组成。发射机输出的能量,通过主馈线传输到功率分配器后,再由功率分配器将能量均匀地分配到各发射天线,并有效地转换成电磁波能量,可以均匀地向周围辐射电磁波能量,     

W 波段电大尺寸椭圆柱形反射面天线的设计

设计了一种W波段电大尺寸波束扫描椭圆柱面反射面天线,利用椭圆双焦点的几何特性,通过合理设计口径面利用率及天线效率,使得天线在近场具有较窄的焦斑宽度,同时在远场也有较高的方向性,适用于中、远距离均要求较高横向距离分辨率的目标探测雷达。针对电大尺寸反射 面天线仿真工作量大的问题,提出一种简化设计方法,提高了天线设计效率。利用紧缩场（CR）测试方法对天线进行远场辐射方向图测量,通过雷达系统的目标探测实验测试了天线的近场焦斑宽度。实测数据与仿真结果之间的良好一致性证明了整个天线设计方法的可靠性和准确性。     

基于天线方向图与近场SBR的海面舰船复合散射研究

针对弹目交互场景中近场电磁散射仿真问题,提出了一种基于近场弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)法并考虑天线方向图影响的海面舰船复合散射计算模型.根据天线方向图和海面舰船一体化几何模型,给出满足物理光学远场计算条件的面元所接收到的电场强度,通过SBR法得出所有面元的散射场,最后由矢量叠加...     

阵列天线在UXB系统标校中的应用

测量船基地现有标校塔与测量船距离只有980 m,无法满足高频段统一X频段（UXB）系统天线的远场标校距离条件。针对这一难题,提出了一种利用阵列天线合成准平面波的方法,实现在近场距离条件下的远场标校。在现有标校塔上架设安装阵列天线设备,利用16个单喇叭天线组成4×4的天线阵,并通过控制单个喇叭天线元的幅度和相位,使得传播到测量船UXB天线口面处由阵列天线合成的电磁波是准平面波,满足X频段天线远场标校要求。综合运用最优化理论和遗传算法,对阵列天线元的幅度和相位权值进行调节和优化,使得合成的电磁波更为接近准平面波。计算机仿真实验和外场条件下的实际测试均验证了该方法生成的准平面波能够满足UXB天线远场标校要求。