Fabry-Perot天线设计的系统方法

利用接收工作状态模型法,对法布里珀罗（Fabry-Perot,FP）型微带天线进行了系统方法设计与研究,并用电磁场分布理论,从全新的角度解释了FP谐振天线可获得高方向性的原因。同时,设计了包括频率选择性表面、介电常数分别为10.2和4.4的不同类别的介质板在内的3种不同盖板,并将其应用在FP天线上。在此基础上,对FP天线的辐射性能、方向性系数和增益都进行了测算和对比分析,并同时计算了其口面利用效率。     

新型超宽带圆极化印刷天线

针对传统圆极化微带天线轴比带宽较窄的问题,提出了一种新型的超宽带圆极化印刷天线。该天线结构简单,仅由C型辐射贴片和改进后的地板组成。采用微带馈电模式,整个天线尺寸仅为25 mm×25 mm×1 mm。通过优化C型贴片和在地板上增加三角形和小长方形微扰结构,可以有效增加天线的阻抗带宽和轴比带宽。给出了天线的设计流程,从表面电流分布分析了圆极化天线的工作机理。加工了天线实物,并对其进行了测量。仿真和实测结果表明天线具有超宽的阻抗带宽和轴比带宽。天线的工作频带为4.4~11.6 GHz(相对带宽为90%),3 dB轴比带宽为3.6~11.3 GHz(相对带宽为103.4%)。测量了天线的辐射性能和增益特性,实测结果与仿真结果吻合较好,证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和卫星通信系统中。     

共口径双圆极化微带天线

针对圆极化天线轴比带宽较窄的问题，设计了一种由两个威尔金森功分器和两个环形电桥馈电的四馈双圆极化微带贴片天线。由于馈电网络不同端口在馈电时其输出信号相移方向相反, 因此可以辐射左、右旋圆极化波。双圆极化馈电网络具有结构简单、性能可靠特点。辐射贴片采用顶点相对的4个三角形贴片加载T形枝节, 并采用背馈的形式实现了天线紧凑的结构。在2.4~2.48 GHz频段内天线实测中心频点S₁₁小于-15 dB, 端口1的左旋圆极化轴比小于2 dB, 端口2的右旋圆极化轴比小于1.5 dB, 与同类型相近尺寸的天线相比具有较宽的轴比带宽。对其远场辐射方向图进行了仿真和测试, 结果表明这种四馈电结构改善了辐射方向图的对称性和轴比。     

改进的寄生五频PIFA天线研究

提出了一种工作在GSM/DCS/PCS/UMTS/HIPERLAN/2 以及IEEE 802.11 a 频段的五频平面倒F天线的改进形式。该天线结构通过在主辐射贴片以外的容性寄生贴片末端增加延展,改变天线工作的自然模,对多个谐振器进行参差调谐以覆盖感兴趣的频率范围,达到寄生耦合以控制带宽。同时,容性寄生贴片末端的延展部分相当于增加了堆栈的寄生贴片,从而实现多频工作。改进的天线形式满足在所有5个频段内的S11＜-10 dB。利用FDTD方法对该天线进行了仿真,仿真结果与实验结果一致。     

小型宽带微带天线的研究进展

对微带贴片天线频带展宽方面的研究做了全面、深入的探讨。主要介绍了几种新颖的大带宽微带贴片天线和天线阵。这些天线采用了在贴片或接地板“开窗”、附加负载、增加贴片元等方法来改进微带贴片天线的窄频特性。天线阵主要采用改进馈电网络的方法来展宽频带。这些方法使微带贴片天线向小型化、结构简单方向发展 ,从而使其应用范围进一步扩大。     

基片集成波导槽阵列天线的仿真研究

提出了一种介质谐振器加载的基片集成波导槽阵列天线结构,并给出了简单、快速的设计方法.通过Ansoft HFSS仿真软件进一步优化,可得到性能优良的天线设计结果.利用所给设计方法具体设计了一种K波段圆柱形介质谐振器加载的四元横向槽阵列天线,仿真计算结果表明该天线具有大约450MHz的-10dB回波损耗带宽, 最大增益为11.8dB,且辐射效率达92%.     

基于HFSS新型宽频带微带天线仿真设计

采用HFSS10电磁场仿真软件设计一副新型宽频带微带天线。天线采用空气介质层,通过在脊形接地板顶端用同轴探针对单层方形贴片馈电,减小了探针电感,从而能获得很宽的工作宽带,该天线的仿真和实测驻波比VSWR≤2：1的阻抗带宽达到66%,覆盖了2GHz-4GHz的频率范围,且研究结果表明该天线还具备宽波束特性。给出了天线的HFSS仿真设计步骤以及相对应的设计原理,并通过模型仿真结果和加工实物的实测结果进行对比,得出仿真和实测结果具备很好的一致性,结果说明了HFSS软件的可靠性和高效性。     

环绕光子晶体微带贴片天线衬底厚度影响分析

以有限元法模拟一种环绕光子晶体的微带贴片天线,解出与理论结果有极好吻合的谐振频率后并进一步求解辐射性能,与常规微带贴片天线相比较证实了这种贴片天线能够抑制表面波,提高辐射增益,再改变天线衬底厚度进行仿真并讨论反射系数和辐射方向图的变化.     

新型毫米波微带天线H槽耦合馈电设计

针对毫米波段微带天线频带窄,馈电对天线辐射影响严重等缺点,提出了一种新型天线单元结构.该单元采用H型槽耦合馈电和增加寄生贴片的方法,实现了天线带宽的增加.此方法可使得带宽达到11%(VSWR<2).通过采用多层寄生贴片对单元进一步改进研究,验证了该单元具有进一步展宽带宽和作为天线罩保护天线的作用,天线的带宽可达到22%.     

空域滤波增益可调节的定向性均匀圆形阵列波达角估计

针对定向性均匀圆形阵列因单元天线的位置、主瓣指向及方向函数等因素造成信号来波落入天线旁瓣或零陷内, 从而导致部分单元天线接收的信号信噪比低、信息失效的问题, 首先研究了定向性均匀圆形阵列天线的方向性增益及功率波束角, 随后进一步分析了连续激励在定向性均匀圆阵远场的幅频响应, 最后提出了一种与波数无关的基于半功率波束宽度、增益可调节的空域滤波波达角估计模型。仿真实验结果表明, 与其他模型相比该模型在低信噪比下具有估计精度高、参与天线少的优点。与传统的定向性波达角估计模型相比, 当信噪比为-20 dB时, 该模型的临近空间角度分辨力明显优于前者, 并且随着可调节滤波增益至10 dB, 其临近角度的峰值隔离度可达65 dB。     

铁氧体基片高方向性微带定向耦合器设计

本文叙述了设计高方向性微带定向耦合器的方法,综合出了一套较精确而实用的计算公式。此公式适用于设计陶瓷基片微带定向耦合器,经引入有效磁导率μ_(deff)后又可用于铁氧体基片微带定向耦合器设计。这套公式比较直观,便于编制程序以进行计算机辅助设计(CAD)。我们用铁氧体基片研究出了耦合度C=-6dB～-20dB之间不同波段上高方向性微带耦合器,这些器件已正式用于雷达系统。     

通道化无辐射介质波导(NRD)的耦合

对通道化无辐射介质波导(NRD)的耦合特性进行了分析,给出了精确耦合方程。计算发现,由于用较低介电常数的介质取代了常规NRD波导结构中的空气媒质,会产生一些有价值的结果,例如,耦合度减弱,电磁兼容性增强等。另外,还给出了求解耦合特性的简化计算方法,与精确方法符合很好。该结构因以介质替代空气填充,还特别适合微加工电路和微波集成电路的实现。     

基于STFT的宽带数字ESM接收技术

提出了一种新的基于瞬时测频的宽带数字电子支援（electronic support measure, ESM）接收技术。首先对输入信号进行短时傅里叶变换,通过对变换结果进行快速插值,实现瞬时测频;然后利用多门限完成瞬时频域检测,并根据检测带宽进行抽取。这种新的接收技术能够有效解决ESM系统对宽带同时到达信号的侦收难题,且算法结构规整,易于用现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate array, FPGA）芯片进行硬件实现。计算机仿真结果表明,系统单信号检测灵敏度可达-5 dB,当输入信噪比为-5 dB~15 dB时,单信号正确检测概率可达90％以上,动态范围达20 dB,双信号瞬时动态范围可达18 dB。     

部分外部信息传递的SCMA多用户检测算法

针对稀疏码分多址(sparse code multiple access, SCMA)采用消息传递算法(message passing algorithm, MPA)进行迭代解码中,功能节点(function node, FN)工作负担过重的问题,首先采用蒙特卡罗法得到了接收信号概率密度函数值在不同信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)下的统计规律,然后针对接收信号概率密度函数值与外部信息值的关系,提出了基于门限判决减少FN负荷的部分外部信息传递的(partial extrinsic information transmission, PEIT)消息传递算法(PEIT MPA)。仿真结果表明,PEIT-MPA在几乎不改变系统误比特率和迭代收敛速度的条件下,降低了MPA复杂度,且SNR越高时,PEIT-MPA复杂度越低。     

菱形天线特性的矩量法分析

针对卫星通信拥挤、短时无法补充的缺陷,提出了一种新的更接近实际的平衡激励源处理方法,并在此基础上利用微波网络理论与矩量法相结合,系统地分析、计算了菱形天线的输入阻抗、增益及方向特性。结果表明菱形天线具有较好的性能,所得到的结果对该类天线及超视距通信系统的设计有指导意义。     

基于稀疏信号处理的穿透成像增强算法

针对表层穿透雷达应用于无损检测成像时精度与效率难以同时有效满足的问题, 提出一种基于稀疏信号处理的穿透成像增强算法。该方法在基于l₁范数正则化(L1-based regularization, L1R)稀疏成像方法的基础上, 结合交替方向乘子法求解最优化函数, 并根据目标函数通过对偶迭代运算得到稀疏特征增强后的复图像数据。实测结果表明, 所提方法与L1R方法相比, 数据处理速度达8倍, 信杂比改善程度达20.91 dB, 与其他方法的对比实验结果也表明, 该算法能在保持运算速度的条件下实现高质量成像。     

伞形印刷偶极子辐射单元研究

本文以面/面等效源模型建立了描述导体和介质混合结构的散射和辐射问题的电场积分方程,介绍了矩量法求解的方法,并利用此方法对伞形印刷偶极子辐射单元进行了分析。     

基于多分辨率显著性滤波的微动信号增强方法

微动信号是典型的非平稳信号, 时频分析能够获得微动信号的联合时间-频率分布图像, 是微动信号分析的主要工具之一, 良好的时频图像质量能保证后续特征提取和参数估计的准确性。然而在实际场景中, 时频图像通常受到噪声污染, 使得微动信号难以分辨, 严重制约了后续特征提取和参数估计。根据显著性检测和图像金字塔的基本原理, 本文在多分辨率表示图像上分别计算显著性并滤波, 最后进行加权融合获得增强的时频图像, 有效抑制了噪声, 提升了低信噪比(signal to noise ratio, SNR)下时频图像的质量和微动信号的显著性。实验结果表明, 对于仿真信号以及暗室测量信号, 在-7~7 dB SNR下, 采用该方法均能显著提升时频图像质量, 且-3 dB以下时能大幅提高周期估计的准确率, 是一种有效的微动信号增强方法。