基于3D打印技术的宽带圆形微带天线

该文介绍了一款环形耦合的圆形贴片天线。采用圆形金属贴片作为天线的辐射贴片,通过在介质板上引入两个谐振环,产生两个新的工作谐振频段。通过调节圆形贴片和耦合环之间的高度,进一步拓宽了天线的工作频段。通过3D打印技术对不规则的介质基板进行加工制作,有效解决了传统加工方法加工难度大及生产周期长的问题。测试结果表明,该天线在3.8～5.8 GHz工作频段内,回波损耗小于-10 dB;在5.1 GHz时,天线增益达到8.4 dBi;天线相对带宽为42%,且具有良好的全向辐射特性。天线的测试结果与仿真结果基本吻合。     

基于希尔伯特变换的数字全息位相重构技术

为了提高数字全息重构的精度,采用希尔伯特变换的方法对数字全息位相重构进行了理论分析和实验验证。首先利用傅里叶变换滤除全息图中的0级项,然后运用希尔伯特变换对已经滤除0级项的全息图实现90°相移,并构造出解析信号,从而可以求出物体的包裹位相,最后利用最小二乘法进行位相解包裹得到物体的真实位相;并将希尔伯特变换法与常规傅里叶变换法重构的实验结果进行了对比和分析,获得了标准偏差的对比数据。结果表明,该方法比常规傅里叶变换法重构精度要高。这一结果对提高位相重构的精度是有帮助的。     

物光与参考光强度比对数字全息再现像质的影响

为了提高数字全息显微中的重建精度及速率,采用理论分析与实验验证相结合的方法,对数字全息显微中基于同态信号处理的广义线性重建算法进行了理论分析,比较了同一物场在不同物光与参考光强比条件下的实验结果。结果表明,随着参考光与物光光强比的不断增大,广义线性重建算法再现像质得到明显改善,但当这一比值增大到一定值时,再现像质量则逐渐下降。寻找合适的物光、参考光光强比,是利用数字全息广义线性重建算法实现高质量再现像的重要条件。     

三种基于路径跟踪的位相解包裹算法比较

为了快速准确的对含有噪声和欠采样问题包裹位相图进行位相展开,本文采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于路径跟踪算法的枝切法(BC)、质量导向的路径跟踪算法(QG)和菱形算法(RA)三种位相解包裹算法作了对比研究。结果表明:RA算法运行速度最快,BC算法次之,QG算法速度最慢;其中BC和RA算法对含有强噪声和欠采样的包裹位相图处理效果较差,QG算法效果相对较好,但这种算法运行的时间较长,不太适合处理实时性要求较高的问题。所以要根据具体实际问题对噪声、欠采样和实时性的不同要求来选取合适的算法。     

像面数字全息显微系统的成像分辨率及成像特点

为了实现高质量成像,通过对实际的像面数字全息显微系统(IPDHMS)点扩散函数的推导,分析了系统的成像分辨率决定因素及成像特点,给出了相应的实验结果。结果表明,IPDHMS的成像分辨率取决于显微物镜(MO)的成像分辨率和记录器件的像元大小,而与记录器件的光敏面尺寸无关;无论物体被照亮区域有多大,对全息图的记录和再现都没有影响;IPDHMS对成像区域中各点发出的通过MO的各种频率成分均能完整记录与再现,是一种优化的全息成像系统,利用该系统可以实现高质量成像与测量。实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于超表面的交叉极化转换器设计

针对目前对极化转换器高性能的需求,提出了一种新型的反射型交叉极化转换器。基于超表面结构,极化转换器由顶层周期排列的金属图案、中间介质板和金属底板三部分组成。研究表明,在9.38～23.78 GHz频率范围内,该结构可实现极化转换率(Polarization Conversion Ratio, PCR)高于95%的交叉极化转换,其中四个谐振峰处极化转换率接近100%。此外,转换带宽为14.4 GHz,相对带宽为86.9%。该结构简单、损耗小、成本低、易于加工与集成,在微波通信、测量和成像等领域有广泛的应用前景。     

基于超表面的多频带双极化转换器设计

极化转换器在无线通信、雷达探测等众多工程领域有着广泛的应用,针对当前超宽带、多功能、高效率的应用需求,提出了一种双极化、多频带反射型极化转换器。基于超表面设计,该结构由顶层周期排列金属贴片、介质层和金属底板3部分组成。研究表明,对入射的线极化波,该结构在6.2—6.7 GHz、17.7—19.2 GHz、20.88—21.14 GHz 3个波段内实现极化转换率(polarization conversion ratio,PCR)高于90％的交叉极化转换;在7.12—16.68 GHz、19.47—20.67 GHz两个波段实现轴比(axial ratio,AR)低于3 dB的线圆极化转换。该设计具有结构简单、加工方便、能量损耗低等特点,在电磁波极化调控、微波器件设计等方面具有一定的理论与实用价值。     

基于最小范数的四种相位解包裹算法比较

为了快速准确地对含有噪声及欠采样区域的包裹相位图进行展开,采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于快速傅里叶变换(FFT)的最小二乘法(FFT-LS)、基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法(DCT-LS)、基于横向剪切干涉的最小二乘法(LS-LS)和预条件共轭梯度法(PCG)的四种相位解包裹算法作了对比研究。结果表明:DCT-LS算法运行速度最快,LS-LS算法次之,PCG算法速度最慢,PCG算法对于噪声的免疫力最强,LS-LS算法处理欠采样的效果最好。     

对基于图像分割与合并的相位展开算法的改进

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度,对已有的一种算法进行多方面改进,采取区域不等分措施,使得区域信息完整、准确再现;针对不同区域的噪声及欠采样情况,分别采取不同的相位展开算法;对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证,结果表明,改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开,也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。