E面扇形喇叭天线对电磁脉冲响应特性的分析

运用时域有限差分法（FDTD）,计算和分析了E面扇形喇叭天线对超宽带（UWB）电磁脉冲、高空核爆电磁脉冲（HEMP）和高功率微波（HPM）的响应特性,并且通过瞬态近远场变换计算了天线对入射脉冲产生的远区场响应,并利用傅里叶变换得到了响应频谱.经分析得出入射脉冲不但会对天线的连接设备造成损伤,而且由于E面扇形喇叭天线所具有的高增益特性,使得进入天线口径后产生反射的电磁脉冲幅值被增大,在远区场形成较大场强,从而将会对接收设备造成物理损伤.     

一种利用单馈源实现双波束的理论模型

给出了在一个角锥喇叭馈源上实现有一定夹角双波束的理论模型，并分析了该模型的E面，H面远场及两波束夹角的形成因素。     

加载线阵“零”折射率材料改善喇叭天线指向性

设计制备了周期性金属线阵"零"折射率材料,使用S参数提取法,仿真得到在9.40GHz处,该"零"折射率材料的等效折射率的实部为0.05,虚部为0.019.进行了波导仿真实验,实验结果证实所设计制备的"零"折射材料在对应频点具备"零"折射率的特性.将其加载到喇叭天线口来改善喇叭天线的指向性,仿真发现加载"零"折射率材料之后,喇叭天线的指向性得到了提升:E面的半功率波束宽度从18.0°变为17.6°,E面旁瓣由-8.6dB降低为-19.5dB,H面的半功率波束宽度由18.1°减少为13.4°,H面旁瓣由-26.0dB降低为-27.1dB,天线的增益由原来的19.7dB增加到了21.1dB,从天线的喇叭口辐射出的波形也改善为近似平面波.实物对比试验也表明加载周期性金属线阵"零"折射率材料的喇叭天线E面和H面的辐射宽度明显变窄.     

曲线轮廓光壁喇叭天线设计与分析

针对毫米波段波纹喇叭加工困难、加工费用昂贵的问题,提出一种由正弦曲线和高斯曲线组成的曲线轮廓光壁喇叭天线,采用基于有限元算法的高频电磁场仿真软件ANSOFT HFSS对该天线的电特性进行计算,并运用准光理论计算其高斯耦合效率.采用高频平面近场天线测试系统对喇叭实物进行测试,实测结果与波纹喇叭对比,这种曲线轮廓光壁喇叭天线的副瓣电平比波纹喇叭低6.59dB,增益高0.5dB,高斯耦合效率高0.9%,长度短15.8mm,而且易于加工,是一种可替代波纹喇叭的优良性能馈源.     

低副瓣膜片加载方形棱锥喇叭天线设计

为了降低方形棱锥喇叭天线的E面方向图副瓣电平,该文对具有相同外形尺寸、不同加载方式的方形棱锥喇叭天线进行建模分析.采用基于有限元法的电磁软件,对传统无加载、金属四脊加载、金属膜片非周期阵列对称加载三种方形棱锥喇叭天线的回波损耗、方向图及隔离度仿真特性进行比较分析.研制了中心频率为12 GHz的膜片阵列加载方形棱锥喇叭天线,该天线在10～14 GHz频带上的方向性系数大于14 dB,E面方向图第一副瓣电平比主瓣低17 dB以上,双正交线极化隔离度及工作主模与其它模式的模式隔离度均高于40 dB.仿真和实测结果证明了膜片加载方法对于改善方形棱锥喇叭天线副瓣电平特性的有效性.     

提高喇叭天线增益的超介质构建方法

为使喇叭天线内部传导的球面波向平面波发生转变,提出一种高增益喇叭天线的超介质构建方法(MSM).MSM方法先采用有限嵌入式坐标变换将喇叭天线内空气介质的电磁参数进行变换,得到一组在原空气介质所占空间内连续变化的电磁参数,再将连续的电磁参数在空间离散化,并设计对应的电谐振和磁谐振单元,最后排布谐振单元实现超介质的构建.在喇叭天线中应用该超介质,改善了口面场的幅相分布,提高了喇叭天线主瓣的方向系数.与零折射率超介质构建方法相比,MSM方法消除了电磁波在介质分界面上的反射,提高了喇叭天线的辐射效率.采用基于有限元算法的COMSOL软件对电磁波在喇叭天线内的传导特性及增益方向图进行三维数值模拟,并与常规喇叭天线进行对比,结果表明:喇叭天线过渡段内波面形式发生了转变,主瓣增益提高了9dB,主H面和主E面的半功率角分别减小了2.1°和1.0°.     

带有金属平面法兰的H面扇形喇叭天线辐射场的计算

本文从矢量場的繞射理論出发,計算了带有金属平面法兰的H面扇形喇叭天綫的电磁場輻射問題,得到它的近似解。理論計算与实驗結果符合的較好。在研制某气行体上的毫米波段雷达时采用了这种天綫,从而把E面方向图展寬了50%以上。     

S型左手材料平板透镜对喇叭天线性能影响研究

根据左手材料零折射特性设计一种周期性左手材料排列的平面透镜来提高喇叭天线的增益和口径效率。S型左手材料被放置于平行波导中计算端口传输矩阵,并进一步计算S型左手材料的介电常数,调整结构参数,使其在16GHz时负介电常数为负值。将此结构所构成的周期平面透镜放置在矩形喇叭天线上端,对该天线的辐射方向图,增益进行了研究。结果表明,S型左手材料结构平面透镜的喇叭天线增益可达到19．3dB,比无透镜的同尺寸喇叭天线增益提高3．55dB。且口径效率达到64．21％。说明S型左手材料平面透镜可以大幅提高喇叭天线增益和口径效率。     

平面电磁波在良导体表面掠射实验的研究

详细介绍了不同线极化方式的平面电磁波在良导体表面的反射特性实验,重点分析了当电磁波以入射角为90°掠射时的两种不同的实验现象:垂直入射面极化波以90°入射角掠射时,反射场与入射场大小相同,方向相反,喇叭天线接收到的合成场近似为零;平行入射面极化波以90°入射角掠射时,反射场为零,合成场与入射场大小相同。通过对简单的验证性实验的进一步思考及深入实验,使其演变为启发性实验,提高了实验教学效果。     

一种小型化宽波束的零阶谐振贴片天线设计

提出了一种小型化宽波束的零阶谐振贴片天线。该天线通过在圆形微带贴片天线四周中心对称的加载蘑菇型零阶谐振结构,将圆形贴片激励的TM01模和蘑菇型贴片激励的ZOR模叠加,在实现天线小型化的同时展宽了天线的波束。仿真结果表明:设计天线中心频点处的E面和H面半功率波瓣宽度分别为114.7°和144.7°,与原始圆形微带贴片天线相比,新天线E面和H面的半功率波瓣宽度分别展宽了66.5%和60.1%,谐振频点从14.04GHz降至7.32GHz,电尺寸由1.9λ×1.9λ×0.1λ缩减至0.9λ×0.9λ×0.01λ,实现了52.1%的小型化效果,仿真和实测结果取得了一致,验证了设计的正确性。     

一种新型的蝶形微带阵列天线

本文提出了一种用于WiMAX的新型蝶形微带阵列天线,天线的频带宽度为5.3～5.9GHz,仿真与实测结果很吻合。在E面实测天线最大增益在5.5GHz时达到22.55dBi,H面在5.9GHz时达到最大增益6.53dBi。天线的尺寸为354×50mm2。     

一种宽带高增益微带阵列天线

本文提出了一种应用于WLAN的宽频带微带阵列天线。该天线在回损小于-15dB时带宽为900MHz。在5.15GHz时上述天线的在E面的增益为23.50dBi,在5.60GHz时H面增益为25.05dBi。文中给出了天线结构的分析。仿真与实测的反射系数、辐射模式和增益的测试数据吻合。     

相控阵靶标雷达模拟新方法

提出一种模拟相控阵靶标雷达的新方法. 用机械扫描雷达模拟相控阵雷达天线的主瓣电磁辐射特性;用喇叭天线阵列雷达模拟相控阵雷达天线副瓣电磁辐射特性;通过控制机械扫描雷达和喇叭天线阵列雷达的发射机分时交替发射,模拟相控阵雷达在空间的主、副瓣交替扫描特性. 仿真结果表明,该方法可以逼真地模拟相控阵雷达天线电磁辐射特性,同时极大地降低相控阵靶标雷达的研制、使用、维护成本,加快研制周期.     

小型EMC宽带喇叭天线设计

混波室(Reverberation Chamber)作为一种新型的电磁兼容的测量设备,由于其自身的优越性,受到越来越多的关注.应用于混频室内的天线对频带宽度的要求比较高,需要天线能覆盖很宽的频带.本文提出一种工作频率为2GHz-10GHz的宽带加脊喇叭天线的设计方法,利用Ansoft HFSS 9软件进行建模仿真,从简化设计以及降低加工难度的角度出发,将喇叭天线的物理尺寸尽可能的减小以方便在空间有限的混波室内使用.将仿真结果与现有喇叭天线实测结果相比较,结果表明,该天线在所设计频带内匹配良好!物理尺寸仅为现有商用喇叭天线的2/3左右.     

EBG结构在圆柱共形偶极子振中的应用

对一种柱面电磁带隙结构应用于圆柱共形偶极子振基站天线进行了研究。结果表明,应用柱面电磁带隙结构后,基站天线辐射方向性有明显增加,在E面实现了更窄的波束,而H面保持了较宽的波束,符合对基站天线性能的要求。     

微波辐射计的定标方法与精度分析

本文论述了零平衡微波辐射计的定标方法及精度分析.根据这一方法对装有喇叭天线的35GHz零平衡辐射计进行了定标,得到喇叭天线的天线温度精度为±1K.文中还介绍了装有800mm和368mm直径卡塞格伦天线的同一幅射计的定标实验.     

一种阻抗指数型TEM喇叭天线的改进

针对超宽带TEM喇叭天线设计中的低频特性差及方向性不集中等关键问题,设计了一种280的阻抗指数型TEM喇叭天线,并在此基础上进行了改进。仿真结果显示,所设计的天线低频效果较好,而且在主轴方向上,方向性得到改善,对天线的研究具有很好的实用价值。     

一种基于环状介质缩窄波束宽度的微带天线设计

针对现有的微波探测模块工作天线在不同环境中应用能力有限等问题,提出了一种基于环状介质缩窄波束宽度的微带天线。天线的工作频率为10.525 GHz,采用在天线上方一定的距离处加载高介电常数介质圆环的方式,有效缩窄了探测波束。通过灵活调整介质圆环与天线的距离,微带天线会得到不同的波束缩窄效果,仿真结果显示,微带天线E面和H面半功率波束宽度分别为26.0°和30.7°,相比初始天线缩窄了68.8%和60.9%,最高增益可提高6 dB。     

HPM脉冲源辐射瞬态电磁场的红外图示技术

本文使用一种红外（Ｒ）图示技术对ＨＰＭ脉冲源辐射的瞬态场强进行了测量。确定了ＨＰＭ源内部源区产生的电磁（ＥＭ）波导模。在馈电喇叭天线横截面上图示了天线馈电结构中激动的横电磁（ＴＥＭ）模。对ＴＥＭ喇叭天线主波束中ＨＰＭ源以外的辐射ＥＭ场进行了图示，以确定ＨＰＭ源的近场结构和及远场结构。     

低频补偿超宽带TEM喇叭天线的研究与设计

设计和仿真了一种组合式的超宽带TEM喇叭天线。通过采用指数渐变的TEM喇叭天线与矩形框的组合形式,扩展了天线的低频截止频率。同时,为了提高高频端天线的增益,对天线口面做圆弧过渡。使用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行建模与仿真分析。根据仿真结果制作了天线,在微波暗室内进行测试。结果表明,天线在0.78~20 GHz的频带内反射损耗小于2.5,比带宽达到了25.6∶1,在整个工作频段内平均增益为10 dBi,达到了预期的设计目的。