同轴线馈电的球面共形微带天线的数值分析

采用基于矩量法(method of moments,MoM)的面线积分方程法分析了同轴线馈电的球面共形微带天线的输入阻抗。面线积分法在分析过程中具有未知量少,计算时间短的优势。天线贴片电流和探针电流分别采用Rao-Wilton-Glisson (RWG)基函数与三角基函数来模拟。在线面连接处,提出一种新型的连接基函数以保证探针与贴片的电流连续性。激励源采用磁流环模型,并且结合球表面磁并矢格林函数求解激励源在天线表面产生的场。最后,通过实例验证了连接基函数的可行性,并分析了两副球面共形微带天线的输入阻抗,证明所提分析处理的正确性。     

天线罩远场方向图的一种数值仿真方法

在分析天线罩综合电性能数值仿真方法基础上,结合平面波谱-表面积分法和样条函数理论,探讨了天线罩远场方向图的数值仿真方法.并根据加工后的天线罩实测数据,对其进行了实例计算,获得了较好效果.同时还重点讨论了由天线方程和天线罩曲面方程所确定的天线罩表面积分的积分区域的计算方法.     

微波在分层媒质中的近场聚焦

本文分析讨论了天线口面附近有分层煤质(两层)情况下的聚焦场分布。在分析中,引入了赫兹电磁位,利用平面波谱理论,得到了场的平面波谱函数和其赫兹位的关系式。通常,求分层介质中的场只是在平面波情形下求取。本文提供了一种在介质前面有任意源分布时,求取分层介质中场分布的方法。对于天线口面上的聚焦电流分布,求得了聚焦点及其周围附近的场分布。在求解过程中,我们绕开了复杂的费涅尔积分,而是在其谱域中,对其谱函数进行k_x,k_y积分。再引用鞍点近似方法,得到了场的近似表达式。最后进行了理论和实验的比较,验证了这种方法的正确性。     

MIMO无线通信的空间自由度模型

采用本征模式方法研究了多天线无线通信的空间自由度问题。通过求解本征积分方程,得到给定发射区域和接收区域下多天线无线通信系统的本征函数,从而给出了多天线通信的物理限制以及相应的物理解释;通过将无线信道划分为发射天线到发射端近端散射体、发射端近端散射体到接收端近端散射体以及接收端近端散射体到接收天线三部分,提出了一种空间自由度的计算模型,分析了散射体对空间自由度的作用,并对已有模型的结果作出物理解释。     

曲面微带天线电磁散射特性分析

使用矩量法分析研究了有限曲面微带天线的结构散射特性。运用等效原理,建立了一般曲面微带天线的体面耦合电场积分方程,在积分方程中由于采用的是自由空间格林函数,从而避免涉及微带天线分层介质格林函数的解析表示和精确计算。在伽略金法中,介质部分采用SWG基函数,金属表面部分采用RWG基函数,通过金属表面与介质基片交界面处施加电流连续性方程,有效地减少了待求未知量数目,明显改善了阻抗矩阵条件数。     

三维非均匀介质体的精确电场积分方程

三维非均匀介质体的电磁散射问题可由电场体积分描述。矩量法、共轭梯度傅里叶变换法、快速多极子方法等均可用来求解此问题。提出三维非均匀介质体之精确电场积分方程的三种形式,分别基于电流、内部电场和内部电位移。当介质体与背景空间的介电常数存在突变时,证明除原体积分外,电场积分方程还应该包含面积分,对应于介质体表面电荷。对介质球的数值实验证实了该方法的有效性。     

阵列天线分析中渐近波形估计技术的应用研究

利用矩量法(methodofmoments,MoM)结合渐近波形估计(asymptoticwaveformevaluaton,AWE)技术研究了阵列天线的辐射特性,由MoM求得天线上每个单元的电流分布,将任意频率下的电流分布在给定频率下展开成Taylor级数,根据Pade逼近法,采用AWE技术快速实现天线宽带响应,得出了天线上的电流分布、输入导纳以及辐射方向图。最后对某一阵列天线进行了分析计算,结果证明,采用AWE/MoM结合的方法完全能逼近MoM方法的计算结果,且计算时间较短。     

带罩天线远场仿真中有效等效源的确定

采用平面波谱～表面积分法或口径积分一表面积分法计算带罩天线远场特性时,都需要把天线罩表面作为等效辐射源,等效源的确定直接影响到算法的精度和效率.通过对天线近场分布特性的分析,提出一种通用于多种外形天线罩的确定有效等效源的实用方法:在采用三次样条函数理论,为多种流线形天线罩建立具有统一数学表达式的天线罩外形方程的基础上,建立以天线口径中心为顶点的天线辐射锥面,把包含在锥面内部的罩体表面作为有效等效源.仿真结果与试验结果相比较,表明该等效源确定方法的正确性.     

快速计算分层粗糙面散射的FBM/SAA算法

为快速获取分层粗糙面的电磁散射特性,提出一种结合前后向迭代算法（forward-backward method, FBM）与谱积分加速法（spectral accelerate algorithm, SAA）的快速算法（FBM/SAA）,该算法的计算量和内存均与粗糙面离散剖分产生的未知量同量级（O(N)）。建立了分层粗糙面上关于未知电流分布的电场积分方程并采用矩量法（method of moment, MoM）将其离散为矩阵方程;在用FBM对矩阵方程进行迭代求解过程中,采用SAA技术加速计算矩阵和矢量乘积以快速求解;将FBM/SAA应用于三层媒质分层粗糙面的双站散射系数的计算,计算结果与传统MoM和FBM相一致,证明了算法的有效性;分析了粗糙面参数不同情况下算法的收敛性,比较了传统MoM和FBM/SAA所耗费的CPU时间。结果表明,在计算较长分层粗糙面的散射时,FBM/SAA具有明显优势。     

天线-罩系统辐射特性的快速仿真

口径积分-表面积分法是带罩天线远场电性能数值仿真的常用方法,针对该法分析电中大尺寸天线-罩系统远场电性能计算效率过低的问题,提出了基于等效源区域分解的并行口径积分-表面积分算法。开发并在集群系统中实测了基于消息传递并行编程环境(MPI)的并行程序,作为应用计算了某弹载天线-罩系统远场辐射特性。仿真结果表明该并行算法的高效性和准确性。     

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。     

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。     

具有双陷波特性的小型Vivaldi超宽带天线

设计了一种具有双陷波特性的小型化Vivaldi天线。通过在天线的辐射贴片上开一对E字型结构和在馈电处开电容性负载环路(capacitively loaded loop, CLL)结构,可以有效滤除无线局域网(wireless local area networks, WLAN)(5.15~5.825 GHz)、卫星X波段(7.25~7.75 GHz)的干扰。天线的工作带宽为3.3～12.8 GHz,天线结构简单紧凑,具有非常小的尺寸,仅为26 mm×13 mm×0.762 mm。从天线的表面电流方面,解释了天线的陷波原理,并且加工了天线实物。实测的驻波比、增益和方向图与仿真结果一致,验证了该天线在超宽带波段内具有良好的陷波特性、增益特性和全向性,可以应用于小型化超宽带系统中。该天线对于设计陷波Vivaldi天线也具有一定的指导意义。     

脊形波导缝隙天线的共形FDTD分析

采用一种改进的局部网格共形时域有限差分法(FDTD)对脊形波导宽边缝隙天线进行数值分析,该方法部分修改磁场的迭代方程,提高了计算精度。给出了计算所得到的波导缝隙天线阵单元的回波损耗参数(S11)和方向图,通过与实验结果相比较,两者吻合得较好,从而证明了该分析模型和计算方法的正确性与有效性。     

基于远场的反射面天线馈源位姿调整方法

反射面天线馈源位置和姿态的调整依赖于工程经验,本文提出一种从远场反推馈源位姿调整量的方法。基于口径场法,将馈源位姿误差对天线远场的影响关系式进行一阶泰勒级数展开,显式表达出远场对位姿误差的敏度,进而将位姿误差与远场用超定线性方程组联系起来,通过测量远场,基于奇异值分解法可近似反推出馈源位姿调整量。针对某4 m反射面天线,探讨了该方法的适用范围,仿真案例表明,一次或两次反推与调整即可有效改善天线电性能,为反射面天线馈源的精确安装及调整提供理论指导。     

对数周期偶极天线的一种新的分析方法

基于对数周期偶极天线阵分析的需要 ,提出了一种将矩量法和LPD天线的等效传输矩阵网络相结合的迭代方法 ,并用该方法对自由空间单根 13单元的对数周期偶极天线进行了分析计算。将计算结果与假定各阵子电流为一项式分布的经典等效电路法所得结果进行了对比。对比结果表明该方法是一种比较严格的方法     

双基地雷达天线方向图损失分析

分析了双基地雷达目标回波的概率密度分布与接收角的关系 ,并推导了发射机工作在电扫和机械扫描方式下的双基地雷达天线方向图损失公式。对不同的双基地几何配置条件下的双基地天线方向图损失曲线进行了仿真。仿真结果显示 ,双基地雷达的天线方向图损失比单基地的要小。     

赋形卡塞格伦天线的最佳吻合方法

本文根据等光程条件,对于由离散点集表示的赋形卡塞格伦天线,建立了一般变形面的最佳吻合赋形面的参数方程,从而可求得最佳吻合赋形面的六个参数以及实际变形面对最佳吻合赋形面的偏差的均方根植,为赋形卡塞格伦天线的最佳吻合调整提供了理论数据。     

Metamaterials技术及其天线应用综述

Metamaterials技术的一些独特电磁特性为克服当前天线、通信等领域遇到的一些技术上的限制提供了可能的解决方案。首先述评了目前文献中经常见到的一些Metamaterials的概念及其电磁特性;其次,重点综述了电磁带隙这一代表性技术的分析方法、分析模型及其在天线中应用;最后讨论了Metamaterials技术的国内外研究现状及发展方向。     

基于超材料天线的超分辨关联成像的改进

近几年新型的超材料天线相比于传统的相控阵有着多方面的优势，但是由于超材料天线的正常工作必须要有变频信号的辅助，而目前的超分辨成像算法没有补偿由于频率变动产生的误差，导致成像质量严重下降甚至不能成像。此外，回波信号中频率的变动和不同的距离互相耦合，导致不能简单的直接补偿掉误差相位。因此，提出一种基于压缩感知的超分辨关联成像算法的改进方法，将基于压缩感知的超分辨关联成像算法和超材料天线结合在一起，实现了低系统复杂度、低成本、高分辨率的微波关联成像。通过设计仿真实验证实了所提方法的正确性，并且验证了此方法对于二维和三维成像均可以处理。