可重构天线的研究进展

对可重构天线的研究进展作了比较全面的讨论。介绍了一些典型的可重构天线结构形式。通过改变天线的内部结构或尺寸改变天线的电流分布,从而改变天线的工作特性,这样就可实现天线的重构。大部分天线是通过开关来改变其结构或尺寸的。可重构天线按功能一般可分为3类:频率可重构天线、方向图可重构天线及频率和方向图可重构天线。     

固体等离子体频率可重构天线的实现方法

基于对横向PIN二极管的物理建模,分析了固体等离子体的形成机理,建立了复介电常数、电导率等固体等离子体参数与半导体中载流子浓度、横向PIN二极管的物理结构尺寸等参数的关系,并研究得到了电磁波在横向PIN二极管中的传输与损耗特性。以硅基横向PIN二极管为基础,提出了固体等离子体频率可重构天线的实现方法,通过控制横向PIN二极管的通断,可以获得不同的天线谐振工作频率。通过可重构振子天线的设计与加工测试,天线的频率重构范围超过一个倍频程。实验测试结果与仿真分析实现了良好吻合,验证了理论分析的正确性与天线实现方法的可行性。     

等离子天线重构特性数值计算

针对等离子天线重构特性进行研究,将Boltzmann方程与Maxwell方程相结合,建立了等离子体与电磁波相互作用模型,应用时域有限差分法对模型进行了数值计算,仿真验证了模型的正确性。在此基础上,在二维柱坐标系下建立了同轴线馈电等离子天线重构模型,数值计算了等离子天线近场方向图,仿真分析了等离子体状态参数对远场方向图及等离天线阻抗特性的影响。研究结果表明,随着等离子体状态参数的改变,等离子天线的辐射特性也随之发生改变,具有一定的重构特性。     

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.     

机械扫描天线电磁计算与距离像特征分析

针对主动雷达导引头对防空导弹武器系统制导雷达站检测与识别的需求,研究了机械扫描天线电磁散射特性的计算方法,并对其距离像特征进行了分析。首先采用图形电磁计算法对反射面天线的电磁散射特性进行了建模和计算,然后利用其宽频带雷达散射截面计算数据合成天线的一维距离像,进而对不同姿态下天线的距离像特征进行了分析。结果表明,由于天线的旋转,距离像序列的强度、宽度和位置呈现周期性的变化规律,从而为采用距离像序列对机械扫描天线进行识别以及对旋转周期和尺寸等参数的估计提供了可能。     

多层复合结构频率选择表面的分析与设计

针对多层复合结构的频率选择表面（frequency selective surface, FSS）的应用场合,使用了一种混合算法。该算法结合了矩量法和谱方法的优点,主要通过计算缝隙单元上的感应电压来获得FSS的透波率。对于任意结构的FSS,都可以采用这种思路高效率地得到计算结果。仿真分析了几种复合结构的FSS,并通过实验验证了算法的有效性。最后,用该算法证明了多层介质对于FSS的重要性。     

具有介质覆盖层的微带贴片天线方向性研究

对增加放置在法布里-珀罗谐振腔内的微带贴片天线方向性系数进行了系统的研究。仿真表明,采用介质覆盖层后天线的方向性增加了近11dB。在此基础上,分析了天线电场分布,提出了在覆盖层的不同位置采用不同的介电常数能够使相位分布曲线更加均匀的理论,从而使方向性又增加1dB。分析并给出了采用平面的介质覆盖层（dielectirc superstrata, DS）和渐变介电常数覆盖层的贴片天线方向性系数的仿真结果,并分析了天线口面的辐射效率。     

面向多任务的可重构星载计算机设计

为了使可重构星载计算机更好地满足微小卫星中多任务、多进程的工作需求,对其传统的体系结构进行了改进,参照生物体中干细胞的管理机制提出了一种现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)资源的动态管理方法,并以此为基础结合动态部分重构技术提出了一种能够根据星上任务进程自主调整电路结构的可重构星载计算机设计方法。该体系结构在消除可重构星载计算机中多个任务进程之间对硬件电路功能单元竞争的同时,不但简化了在轨升级机制,大幅减少了硬件升级所需上传的文件大小,还在系统层面增强了其对辐射损伤的应对能力。经过与传统星载计算机(386-EX)和普通可重构星载计算机的对比实验,可以看出该体系结构在多任务、高计算量的工作环境下具有非常明显的优势。     

Blind channel estimation for multiple antenna OFDM system subject to unknown carrier frequency offset

The problem of channel estimation for multiple an- tenna orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） systems subject to unknown carrier frequency offset （CFO） is addressed. Multiple signal classification （MUSIC）-Iike algorithm, which generally has been used for direction estimation or frequency estimation, is used for channel estimation in multiple antenna OFDM systems. A reduced dimensional （RD）-MUSIC based algorithm for channel estimation is proposed in multiple antenna OFDM systems with unknown CFO. The Cramer-Rao bound （CRB） of channel estimation in multiple antenna OFDM systems with unknown CFO is derived. The proposed algorithm has a superior performance of channel estimation compared with the Capon method and the least squares method.     

天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析

为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式。仿真结果表明,子带划分数越多,频域合成方法合成性能越高,但硬件开销越大。以合成损失与硬件开销为评估指标,最佳子带划分数为128。     

天线组阵频域合成方法最佳子带划分数分析

为定量分析天线组阵宽带信号频域合成方法中最佳的子带划分数,首先,介绍了频域合成方法并构建了宽带信号合成系统模型;然后,分析了点频信号条件下的合成性能;最后,通过在频域进行积分扩展,得到不同子带划分数条件下的合成损失理论公式。仿真结果表明,子带划分数越多,频域合成方法合成性能越高,但硬件开销越大。以合成损失与硬件开销为评估指标,最佳子带划分数为128。     

低雷达截面的新型超宽带单极子天线

针对超宽带天线的隐身问题,设计了一种新型的超宽带低雷达截面的单极子天线。测试结果显示天线-10 dB带宽范围为2.2~10.4 GHz,天线在2.5 GHz和8 GHz的方向图对称性良好。相比于参考天线,该新型天线的雷达截面（radar cross section, RCS)在带内的大多数频点实现了有效减缩。在最大增益损失不超过1 dB的情况下,实现了两个不同入射方向RCS的最大减缩量分别为6.4 dBsm和17.9 dBsm。该天线可应用于超宽带隐身平台上。     

Worst-case tolerance analysis on array antenna based on chaos-genetic algorithm

This paper studies the effect of amplitude-phase errors on the antenna performance. Via builting on a worst-case error tolerance model, a simple and practical worst error tolerance analysis based on the chaos-genetic algorithm (CGA) is proposed. The proposed method utilizes chaos to optimize initial population for the genetic algorithm (GA) and introduces chaotic disturbance into the genetic mutation, thereby improving the ability of the GA to search for the global optimum. Numerical simulations demonstrate that the accuracy and stability of the worst-case analysis of the proposed approach are superior to the GA. And the proposed algorithm can be used easily for the error tolerant design of antenna arrays.     

动态超表面天线阵列混合发射波束成形

动态超表面天线(dynamic metasurface antenna, DMA)阵列是一种可实现模拟-数字混合波束成形的新型阵列结构, 其模拟波束成形部分由DMA实现, 系统实现的复杂度低。本文研究基于DMA阵列的混合发射波束成形, 核心问题是模拟与数字发射权值的联合优化。该文基于交替优化思想将模拟-数字权值联合优化问题分解为多个子问题, 提出一种基于交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)的求解方法。该方法首先引入辅助变量简化问题模型, 然后通过交替优化求解辅助变量、数字权值和模拟权值。其中, 辅助变量求解具有闭式表达式, 数字权值与模拟权值解耦合后利用ADMM分别求解。仿真结果表明, DMA阵列与典型的唯相混合阵列和恒模约束下的唯相阵列相比, 具有更好的混合发射波束成形性能。