等离子体振子天线辐射场的数值模拟

对使用等离子体代替金属用来构成最基本的天线振子的可行性进行了分析,得出了在一定条件下等离子体天线可以取代金属天线的结论,参照传统金属天线辐射场的求解方法,代入等离子体特征参数对等离子体柱天线的电场辐射方向图进行了模拟,并分析了等离子体参数变化时对应辐射方向图的变化规律.模拟结果表明:等离子体天线辐射方向图会随着等离子体密度、碰撞频率等参数的变化而改变.等离子体天线因此具有辐射方向可控的特点.     

可重构的硅基等离子体通道的辐射性能研究

表面PIN二极管导通时可以形成固态硅基等离子体通道,这种通道具有类金属性并能够传递电磁波.当由上述通道单元耦合形成特定的结构时,它将对外辐射电磁波信号.本文简要阐述了此种通道的形成机理,通过软件设计并导通表面PIN二极管阵列上不同单元,构造形成单极、双频、八木天线等结构.期望通过以上不同结构实现对硅基等离子体通道辐射性能的研究.仿真结果表明,利用动态调控表面PIN二极管阵列的方法,硅基等离子体通道能够实现对电磁波的辐射,并能改变辐射频率、多频段的调节及辐射方向图的动态可重构等.因此,硅基等离子体阵列天线具有可重构、智能化、隐身等诸多优点.这些系统的理论研究进一步促进了人们对硅基固体等离子通道的理解,为此类天线的设计和加工提供理论指导.     

FDTD算法在等离子体振子天线辐射特性分析中的应用

采用了FDTD算法,结合MATLAB软件对不同等离子体参数(密度、碰撞频率)及不同工作信号频段下的等离子体柱天线S参数和归一化电场辐射方向图进行了仿真计算;并分析了等离子体参数变化时所对应的天线电参数变化规律。研究结果表明:等离子体天线的各种电参数会随着等离子体参数及信号频率的变化而改变,进而达到控制等离子体天线辐射特性的目的。     

一种基于SPiN二极管的高集成可重构天线

针对现代通信技术的快速发展对天线的智能化和高集成提出越来越高的需求,设计并制备了一种基于S PiN二极管的硅基固态等离子体可重构天线,S PiN二极管作为天线基本辐射单元设计在高电阻率的硅衬底上,通过施加合适的正向偏压在本征区内部形成固态等离子体区域,从而有效提升了天线系统集成度和动态可重构能力.仿真与实测结果表明,二极管本征区内部固态等离子体浓度超过了1018 cm-3,基于优化S PiN二极管的新型高集成可重构单极子天线通过控制天线不同单元的导通与截止实现了谐振频率在8.83 G H z和9.71 G H z的两种工作状态,在不同模式下的最大增益分别达到了2.04 dB和1.68 dB.天线其他辐射参数也表现出良好的性能,为高性能可重构天线的设计和应用提供了一种新方法.     

等离子体螺旋天线的特性分析

提出了一种工作在超高频(Ultra High Frequency, UHF)的理想等离子体螺旋天线.通过数值仿真,研究了等离子体天线辐射特性与等离子材料参数之间的关系. 仿真结果表明,当满足等离子体频率大于约10倍工作频率和碰撞频率小于等离子体频率的条件时,等离子体天线具有与金属天线相似的辐射特性. 此外,两者的相似程度与等离子体频率成正比,与碰撞频率成反比.     

表面PIN二极管的电磁辐射特性分析

以表面PIN二极管(SPIN)为研究对象,根据半导体内非平衡载流子双极性扩散方程,推导了外加电场条件下,稳态时本征区载流子浓度一维连续性方程,数值求解了大电流注入条件下本征区固态等离子体电导率.基于固态等离子体电导率在ADS软件中构建可重构贴片单极天线结构,仿真验证了大电流注入条件下,SPIN具有一定的类金属电磁辐射特性.实验结果表明可以用SPIN替代金属作为基本辐射单元构建可重构天线阵列.     

方向图可重构的平面准八木天线的设计与实现

通信系统的快速发展对天线的性能提出了更高的要求,方向图可重构天线是天线家族中重要组成部分之一,应用十分广泛。文中利用HFSS软件对方向图可重构的平面准八木天线进行了设计与实现,天线结构基于传统的偶极子天线以及八木天线并采用差分馈电,主天线振子置于介质板的两侧,在地板一侧的振子臂通过PIN二极管开关与地板相连,馈电一侧的阵子臂通过PIN二极管开关与馈电相连。通过组合控制二极管的开关状态即可控制天线单元的工作状态从而实现天线方向图可重构的目的。结果表明天线的回波损耗在中心频点出达到-25d B,-10d B带宽为约为400MHz,相对带宽为13%,天线在主辐射方向的增益达到约4.5d B,该天线能够实现4个方向的扫描,具有良好的方向性。     

差分馈电介质谐振器天线技术研究进展

差分馈电的介质谐振器天线(dielectric resonator antenna,DRA)兼具DRA和差分馈电天线的优势,近年来得到了广泛的关注。文章介绍了差分馈电DRA的工作模式特征和馈电机制,归纳并分析了十几年来差分馈电DRA在可重构、双极化、带宽拓宽、新型加工工艺等方面的系列研究成果,这些成果显示了差分DRA不仅保留了DRA的尺寸小、辐射效率高、设计自由度高等优势,还能直接应用于差分微波系统,具有比对应的单端馈电DRA更为优异的杂散相应和交叉极化抑制度以及双极化端口隔离度等,现有研究还同时展示了其研究方向的多样性。最后总结了差分馈电DRA的优点和设计难点,并讨论了其发展方向。     

等离子体柱天线的辐射特性

叙述了等离子体柱的产生,并对使用等离子体代替金属用来构成最基本的天线振子的可行性进行了分析。参考传统金属天线辐射场的求解方法,在简化的条件下求得了等离子体柱天线行波传输和驻波对称振子结构等离子体天线驻波传输的电场辐射方向图,结合方向图,分析了等离子体参数变化时对应辐射方向图的变化规律,证实了等离子体柱天线方向图的可控性,同时,也说明了利用等离子体柱天线进行信号传输有一定的应用价值。     

基于物理相互作用的预处理方法及其在电磁散射和辐射问题中的应用

提出了一种新颖的基于物理相互作用的预处理方法,用于对电磁辐射和散射问题生成的系数矩阵进行预处理.通过在每个结点求解小型线性方程组,可获得相应预处理矩阵参数.应用得到的预处理矩阵对大型系数矩阵进行预处理,可以明显减少计算所需要的迭代步数.文中给出了将该预处理方法应用于电磁散射和辐射的例子:分别为基于多层多极快速算法(MLFMA)求解三角反射器散射问题的计算,和对缝隙阵天线、基站天线辐射问题的计算.计算结果验证了该预处理方法的有效性.     

一种小型化平面倒F天线设计

针对已有平面倒F天线的不足,在综合考虑天线及PCB板尺寸、天线在PCB板上的安装位置以及塑料机壳参数等因素对天线性能的影响后,设计了一个用于无线局域网(WLAN)无线路由器的小型化平面倒F天线.该天线面积小、馈电简单,能方便地集成在电路板上.测试结果表明,天线在2.35GHz至2.5GHz频带内回波损耗小于-10dB,工作带宽满足设计要求.与传统平面倒F天线相比,所设计的天线有效展宽了波束宽度,近乎各向同性的方向图能保证360°空间内均能有效接收信号.     

反射面变形对天线辐射特性的影响

研究在冲击波作用下,赋形双弯曲反射面变形对天线辐射特性的影响.利用物理光学法对双弯曲反射面雷达天线的辐射方向性进行了建模和分析,将反射面完好时的计算结果与测试结果进行比较,其结果较为一致.在此基础上,重点研究了天线反射面变形后天线辐射特性随变形量、变形位置和变形面积的变化.计算结果表明,反射面的变形对水平面方向图影响较大,对垂直面方向图的影响很小.     

Propagation characteristics of arrayed transient electromagnetic pulses

Starting from the uniform disk current model, an analytical solution for the electromagnetic pulse axial energy radiation is derived and a physical meaning then given to the axial energy propagation characteristics of a unit antenna. From this solution, a point-source approximation model in the time domain is introduced. Parameters such as the energy propagation characteristics and beamwidth of the electromagnetic pulse beam radiating from arrayed antenna are analyzed theoretically. An arrayed transient electromagnetic pulse generator is developed incorporating a 23×16 ultra-wideband tapered slot antenna integrated with a Blumlein formation line and photoconductive semiconductor switch. Experiments performed over a 2.5 km range confirm that the arrayed transient electromagnetic pulse can propagate in free space with the specified waveform. Moreover, the field components can be superposed in phase, and the radiation beam can be focused into a single pulse. Results from calculations are in agreement with experimental results within the measurement uncertainties.     

基于平面弯折偶极子结构的波束可控天线

为解决因发射/接收天线相对位置变化而引起的信号衰减的问题,提出一种基于平面弯折偶极子结构的波束可控天线。该天线由6个独立的弯折偶极子辐射片与位于中心的反射片组成。通过改变馈源的位置,实现天线360°范围内的辐射方向图控制。位于中心较长的金属贴片实现电磁波的反射,增强天线特定方向的有效辐射。仿真及测试结果表明,天线工作频段为1.92~2.10 GHz,辐射前后比达到24 dBi。 6个可控辐射方向的3 dB辐射角为120°。仿真和测试结果比较吻合,该天线满足通信系统要求。     

基于SIR结构的毫米波汽车雷达天线阵列设计

为了提高汽车雷达天线阵列的增益,使形成窄波束辐射,设计了一款工作在24.000 GHz的阶梯阻抗谐振器(stepped impedance resonator,SIR)微带阵列天线。天线阵列采用两级低损耗T型结功率分配器和四分之一波长微带阻抗变换器馈电,将四个SIR线阵单元组成天线阵列。通过增加SIR微带贴片的数目来提高阵列天线的增益,调整SIR的尺寸以控制工作频带,利用功率分配器进行阻抗变换和波束宽度控制。天线阵列的峰值增益可达到21.67 dBi。在中心频率24.125 GHz上,XOZ面的主瓣宽度为10°,YOZ面的主瓣宽度为17°,旁瓣抑制度为11 dB。该阵列天线面积小、增益高、波束窄、旁瓣电平低、后向辐射小,适用于汽车雷达系统。     

基于人工表面等离激元的天线赋能技术

针对现有天线尺寸对材料属性的过度依赖、天线隐身与辐射性能的固有矛盾、以及天线波束可重构方式和性能受限等瓶颈问题,着重讨论了利用人工表面等离激元场增强、场束缚及慢波效应对天线进行赋能的技术,包括基于人工表面等离激元的天线小型化技术、雷达散射截面抑制技术、以及波束重构技术,为新型天线的研究提供新的思路和选择。     

一种波束可调的平面印刷八木天线

利用八木天线的高定向性, 设计了一种6个方向波束可调的平面八木印刷天线. 天线的主辐射振子采用新颖的梯形结构来增加工作带宽, 将其两臂置于介质板两侧, 仅需在地板上的每个辐射振子臂与地板之间加载一个PIN(positive-intrinsic-negative)二极管开关, 就可控制天线单元的工作状态, 即天线的辐射方向, 而无需专门设计偏置电路. 测试结果与仿真结果吻合较好, 研究结果表明天线输入端反射系数小于−10 dB带宽为400 MHz. 在30°, 90°, 150°,210°, 270°, 330°等主辐射方向上可重构天线增益为7.5 dB, 半功率波瓣宽度小于60°. 该天线能够实现6个不同方向的扫描,具有良好的方向性,可用于小基站或其他无线通信系统中.     

一种用于电子战诱饵的宽带宽角迭层微带天线

该文介绍了一种用于电子战诱饵中的宽带宽角迭层微带天线,为了展宽天线的带宽,采用双层圆形贴片电磁耦合天线,通过了有限接地板对双层圆形贴片电磁耦合天线辐射方向图影响的实验研究,成功地解决了展宽这种天线辐射方向图的问题,结果表明该天线的电性能指标（包括增益,输入驻波比,带宽和方向图）和结构都满足了使用要求。     

无线传感器网络波束合成的影响因素研究

将无线传感器网络WSN(wireless sensor networks)与天线阵波束合成技术相结合,可用以实现WSN的远距离无线通信.与以往节点选用各向同性天线时的情况不同,本文中节点选用定向天线.针对由此引入的天线轴角度偏移问题,具体分析了WSN中常见的节点失效和位置误差对合成波束方向图所带来的影响;通过对节点的辐射功率调整,在保持合成方向图主瓣特性的基础上,有效地降低了旁瓣电平;为增大网络的覆盖面积,可以在一定范围内对节点间距进行扩展,经研究发现,节点间距的扩展范围与所选用天线的波瓣特性有相对固定的约束关系.     

双极化圆柱介质谐振器天线设计与实验研究

全极化数字相控阵天线具有波束扫描灵活、抗干扰能力强的优点,已成为以飞行器为载体的雷达天线领域的发展趋势之一。考虑到安装平台的限制,天线单元是相控阵天线的关键部件,研制适合工程应用的双极化天线单元具有重要意义。提出以双极化介质谐振器天线为全极化数字相控阵天线单元的设计方案;该方案具有辐射效率高、结构简单、易于馈电、体积小、极化端口隔离特性好等性能。设计了一种带有金属反射板的双极化圆柱形介质谐振器天线单元,采用全波电磁仿真软件对天线单元进行设计和优化,开展了天线单元的加工和性能测试工作。在4.95~5.05 GHz的带宽内,驻波比均小于2;天线的极化端口隔离度约为-20 d B;测试的天线波束宽度约大于80°,增益约大于6 d B,交叉极化电平约为-20 d B。天线的性能达到预期的指标要求,适合于实际工程应用。