倾斜波束圆极化天线的CSRR-FS结构设计研究

为了拓展倾斜波束圆极化天线(Circularly Polarized Antenna with Tilted Beam,CPA-TB)的带宽,在分析了该天线结构及其特征的基础上,提出了一种花纹式螺旋臂(Flower-Spiral,FS)协同互补开口谐振环(complementary split ring resontor,CSRR)的CSRR-FS结构.该结构通过FS增加了天线表面电流路径,实现了天线驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)的拓展;利用CSRR改变了低频点反射板的电流分布,实现反射板小型化的同时,减小了天线的交叉极化分量,增强了天线的辐射性能,拓展了天线的轴比带宽.仿真和实测结果表明:与普通的平面反射板相比,在保证圆极化、波束倾角30°的条件下,基于CSRR-FS结构的CPA-TB相对带宽为24%(5.5-7GHz),天线工作带宽拓展了1.8倍.CSRR-FS结构的提出为CPA-TB带宽的拓展提供了新的途径.     

螺旋浆的单站RCS分析

螺旋浆是以螺旋浆发动机提供动力的飞机的主要散射源，螺旋浆的雷达截面积（RCS）分析是识别这类目标的基础。为简单起见，文中把螺旋浆简化成由金属叶片组成的近似螺旋浆模型。用物理光学法（PO）结合等效电磁流法（EMC）对旋转螺旋浆的回波进行了分析和计算，并计算了其雷达截面积，最后分析了其雷达截面积的特点。     

加载对拓结构介质的高增益Vivaldi天线

Vivaldi天线属于渐变缝隙天线的一种, 被广泛应用于平面超宽带天线设计中.Vivaldi天线在理论上可以展宽带宽到无限大, 但受限于加工工艺和尺寸, 其增益提高效果并不明显.文中立足于经典Vivaldi天线, 在天线辐射前端加载对拓结构的介质, 仿真结果表明相对带宽扩展了79.1%, 在5.5 GHz与12 GHz处提高增益达3 dBi.过孔矫正技术可以使天线辐射的相位分布更加均匀, 提高幅度分布的口径效率.在对拓结构基础上, 天线辐射端加载相位矫正的过孔阵列结构, 仿真结果表明加载该技术后, 天线提高增益2 dBi以上.包含以上两种技术的天线结构具有高增益、便于设计、小型化的特点, 这为端射天线提高增益和增强定向性提供了新的思路.     

广义微扰法

本文针对目前电磁理论微扰法处理中的某些不足,提出微扰量、不变量和逐级处理这三个概念.以介质微扰为例,得到了精度更高的谐振腔和波导的二级微扰结果.     

一种未知信源数的共形阵DOA算法

针对目前绝大多数共形阵波达方向估计算法需要进行信源数估计且波达方向估计性能易受信源数估计误差影响的问题,提出了一种引入虚拟期望信号的未知信源数共形阵波达方向估计算法.在介绍共形阵窄带信号接收模型及自适应波束控制原理的基础上,利用最大信干噪比准则下的最优权矢量对引入虚拟期望信号后的阵列接收数据进行加权处理,以阵列输出的信噪比作为波达方向估计参数,从而实现来波信号的准确估计.整个过程不需要以信源数作为先验知识,避免了波达方向估计过程中信源数的判断环节.对所提算法进行了仿真实验,结果表明,该算法是有效可行的,且其性能要优于MUSIC算法.     

基于矩量法的电大目标RCS核外并行计算

核外求解计算可以解决计算机内存不足的问题,但由于硬盘读写速度的限制,使得问题的求解速度过慢。针对上述问题,该文采用了核外并行求解方法;为充分利用各计算节点的内存和减少读写数据的时间,将矩阵按分块依次并行消元,加快了问题求解速度。计算了金属立方体、金属组合体和飞机模型的双站雷达散射截面,并与常规核外并行方法、核内并行方法进行了比较。结果表明,该文方法可快速、有效地求解电大目标的电磁散射问题,而且不损失计算精度。     

一种基于Doolittle LU分解的线性方程组并行求解方法

矩阵方程的快速求解是矩量法计算电大问题的关键,LU分解是求解线性方程组的有效方法。该文详细地分析了Doolittle LU分解过程,基于分解过程的特点,在MPI(Message-Passing interface) 并行环境下,提出了按直角式循环对进程进行任务分配的并行求解方法。实验证明该方法可以有效地减少进程间数据通信量,从而加快计算速度。     

宽带低RCS超表面天线阵设计

该文利用电磁超表面与微带天线的结构高度相似性,设计了2种辐射特性几乎一致且具有反射相位差异的超表面天线,通过将2种天线单元进行棋盘布阵,在x极化波和y极化波照射下分别利用相位相消及匹配负载吸收实现了天线阵带内散射能量的抑制。实测与仿真结果表明：该超表面天线工作于6.0～8.5 GHz。x极化波垂直入射时天线单站RCS减缩6 dB带宽为6.2～10.5 GHz,最大减缩量达21.07 dB。y极化波垂直入射时天线的带内RCS减缩依然能达到3 dB以上。且实测与仿真结果吻合良好。该设计方法为实现天线阵带内RCS减缩提供了新的设计思路。     

基于完美吸波超材料的缝隙天线设计

为了改善波导缝隙天线的辐射和散射性能,设计了一种方形环结构的完美吸波超材料(Square LoopPerfect Absorbing Metamaterial,SLPAM),其厚度为0.0057λ,最大吸波率达99.9%,并将此材料作为波导缝隙天线的基板,制备了完美吸波基板波导缝隙天线。仿真和实验结果表明:相比普通波导缝隙天线,优化设计的完美吸波基板波导缝隙天线的定向性得到了明显改善,同时其带内雷达散射截面(RCS)得到了有效减缩,最大减缩值达15.7dB。     

低有效介电常数复合材料的聚波特性研究

该文通过建立结构模型,分析了辐射源辐射功率密度与有效介电常数和有效磁导率的关系,然后分析了辐射功率密度与此种属性材料介电常数、厚度、辐射源位置及工作频率的关系。结果表明,辐射源辐射功率密度与有效介电常数和有效磁导率的比值成正比关系,相对低的介电常数可以显著改善辐射源前向辐射功率密度,最大辐射功率密度是厚度的周期函数,而与辐射源位置关系不大;获得较大辐射功率密度的工作频带是非常窄的。理论上解释了人工构造的低介电常数材料作为天线覆层提高增益的原因。