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.     

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。     

磁化等离子体通道天线中电磁波的色散特性

针对现有高功率微波武器辐射天线的不足,提出了将磁化等离子体通道用作电磁脉冲辐射天线的思想--磁化等离子体通道天线（MPCA）,分析了MPCA周围为有耗气体媒质时MPCA所传播的一般模式.简单阐述了MPCA的具体实现方法,根据MPCA的工作原理,建立了MPCA的几何模型,利用边界条件导出了MPCA最严格的色散方程.重点讨论了传播常数随等离子体参数、周围介质参数和外加磁场的变化.结果表明,有限磁场中的MPCA与无穷大磁场时具有一些不同的传播特性,这些结果对于该天线的实现很有参考价值.     

等离子体螺旋天线的特性分析

本文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。仿真结果显示,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。     

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.     

等离子体振子天线输入阻抗的数值模拟

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,参照传统金属天线积分方程的求解方法,代入等离子体特征参数对等离子体柱天线的输入阻抗进行了模拟,并分析了等离子体参数变化时对应输入阻抗的变化规律.数值模拟及XFDTD软件仿真的结果表明:等离子体天线阻抗会随着等离子体密度,碰撞频率等参数的变化而改变.利用该特性可建造动态配置的天线.     

脉冲收发天线辐射特性的矩量法分析

研究了如何采用矩量法（MoM）和快速傅里叶变换（FFT），分析脉冲收发天线的时域辐射特性，同时探讨信号的带宽、天线的仰角和天线的长度对天线辐射性能的影响。文中以窄脉冲电压信号馈电的偶极子天线为例，详细分析了脉冲收发天线辐射特性参数计算公式的建立，以及采用矩量法和FFT获得这些参数的计算方法。计算结果表明，天线远区场与馈电电压波形极为相似，其幅度也随着信号带宽和天线长度的变化而变化。天线仰角的变化，仅仅对远区场的幅度产生影响，而对其大致的形状以及峰值出现的时刻几乎没有影响。     

等离子体圆形反射器天线辐射特性的数值计算

采用辅助差分方程时域有限差分(ADE-FDTD)算法对一种具有快速动态重构能力的等离子体圆形反射器天线(PRRA)的归一化辐射方向图及反射系数进行了数值计算.计算结果表明:等离子体圆形反射器天线能够在微秒量级内完成不同辐射波束形状和发射方向的切换,实现天线辐射特性的快速动态重构且具有较宽的工作频带.     

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.     

射频爆磁压缩发生器辐射性能研究

基于电小环天线等效理论将射频爆磁压缩发生器(RF MFCG)定子线圈等效为电小环天线,分析RF MFCG运行后电磁脉冲辐射情况。对3个不同参数装置模型加载20 kV电压进行静态仿真,得出RF MFCG的辐射功率方向图及辐射强度大小。为提高RF MFCG辐射效率,提出了在RF MFCG上加载鞭天线改进脉冲辐射效果的方法。模拟得出了加载鞭天线RFMFCG运行后10 m、50 m、100 m处的辐射强度。设计制作了加载鞭天线RF MFCG进行实验研究。测试得到的辐射强度表明,加载鞭天线后装置辐射性能明显提高,在60 m距离内可得到较为理想的辐射强度。     

印刷型多频缝隙天线的设计与实现

设计了一种可以同时工作在四个频带的印刷型缝隙天线,该天线是在三角形辐射单元的基础上加载水平缝隙得到的。馈电结构为共面波导形式。采用电磁仿真软件CST Microwave StudioR○软件分析了天线的表面电流,并得到了缝隙结构参数对天线通频带的影响。设计了一个可以工作于四个频段(1.8/2.4/3.5/5.2 GHz)的多频天线,制作了天线样机并在微波暗室内进行测试。仿真与实验结果表明,该型天线能够工作在4个频段,天线在工作频带内具有H面的全向辐射特性.该天线的尺寸仅为44 mm×48 mm,且为单面印刷形式,具有小型化、低层本和易于加工的特点,可以广泛应用于移动通信系统的无线终端。     

宽带三角形微带天线的设计

本文提出了一种宽带三角形偶极子微带天线.该天线由平面偶极子,垂直短路片组成,由L型馈线进行馈电.仿真结果表明:该偶极子天线相对带宽达到了70％( VSWR≤2),实现了1.87 -3.87 GHz的工作频带,平均增益达到7 dBi,具有稳定的增益和方向图,交叉极化小于-25 dB.     

加载电阻和开不等矩形槽的Vivaldi天线

本文提出了一种新型的指数型渐变槽线天线(即Vivaldi天线或ETSA,Exponential Tapered Slot Antenna)。在传统Vivaldi天线的基础上,对两个地方进行改进：一是在天线的指数槽底部加载电阻,二是在天线辐射区开对称的三个不等矩形槽。主要目的是改进天线的低频段性能。该加载电阻的开槽Vivaldi天线的尺寸为150mm*150mm,采用的介质基板是介电常数4.4,损耗正切0.02的玻璃纤维环氧树脂板(即FR-4板)。运用Ansoft HFSS14电磁仿真软件对结构进行优化分析,设计并制作了一款工作在0.8-3.8GHz(实测)的改进型Vivaldi天线。该天线在带宽范围内具有良好的定向辐射特性。     

Applying p-Step Lagrange Interpolation as Temporal Basis Functions to TDFEM for 3-D EM Radiation Problems

Accurate simulations of ultra-wideband (UWB) electromagnetic radiation from an antenna were developed based on a time-domain finite element method (TDFEM) based on p-step Lagrange interpolation for the temporal expansion. The motivation was to utilize the good interpolation features and straightforward computations for UWB antenna simulations. Numerical results were obtained from the cases of the cavity resonance problem, a bowtie and a Sierpinski bowtie antenna. Comparisons with an existing TDFEM approach employed linear temporal basis functions show good agreement to demonstrate the validity of the present schemes. The TDFEM with 2-step Lagrange interpolation as the temporal basis functions achieves better numerical results with only a small increase to run time and memory use in terms of the relative errors of the resonant frequency in the cavity for the transverse electric mode and the radiation patterns of the bowtie antenna.     

基于SIW的频率/极化可重构背腔缝隙天线

针对现有可重构天线难以同时对频率与极化特性进行切换的不足，提出了一种低剖面紧凑型的频率与极化可重构波导背腔天线。天线由基片集成波导(substrate integrated waveguide，SIW)谐振腔和十字型槽线组成。在十字型槽线内加载PIN二极管，通过二极管的导通和断开调整有效谐振长度，达到频率可重构目的。在十字槽线两侧加载短路通孔可重构谐振腔内电场分布，在不改变辐射结构下实现圆极化波与线极化波之间任意切换。2种重构方式的切换结构各位于天线底层与顶层，二者互不影响，且天线制作简单，成本低廉。测试结果表明，天线仿真与实测保持一致，且工作性能良好。