磁窗减缓等离子体对天线性能的影响

飞行器以高超声速再入大气层返回地球时,飞行器周围形成等离子体鞘套,等离子体会影响电磁波的传播特性,严重时通信甚至完全中断。从理论上分析了外加磁场时电磁波与等离子体的相互作用机理,提出了利用永磁体和螺旋天线一体式的设计方式,即磁窗天线,并研究了在等离子体环境中螺旋天线和磁窗天线的性能,仿真结果表明,利用永磁体和螺旋天线一体式设计的磁窗天线,可以减弱等离子体对天线性能的影响,这为解决飞行器再入通信中断问题提供了一种有效途径。     

超宽带平面天线

本文设计了一种适合于机载和弹载平台的小型超宽带天线，要求能辐射高频窄脉冲信号的宽频带能量。考虑到该天线所要求的小型轻便等要求，采用了自互补结构的天线。     

无人机机载天线高功率微波耦合响应研究

无人机易于受到高功率微波干扰和损伤,无人机机载天线是高功率微波干扰的重要耦合途径。为了研究无人机机载天线高功率微波耦合响应,以数据链天线和导航接收机天线为研究对象,根据无人机实际布局,建立高功率微波辐照下无人机机载天线的耦合模型,通过仿真天线辐射模型远场辐射方向图及S11参数验证天线模型的准确性,得到不同辐照场景和高功率微波辐射场参数下数据链天线和导航接收机天线端口的耦合电压,并进行了典型场景试验验证,结果表明：L波段高功率微波辐照下数据链天线的耦合电压较S、C和X波段更高,相较于水平极化,垂直极化辐射场对无人机数据链的干扰效果更佳,耦合电压与辐射场强成线性关系,受脉宽和前沿的影响较小;空中高功率微波辐照场景下导航接收机天线的耦合电压较地面高功率微波辐照场景更高,该研究将在高功率微波武器打击无人机方面提供理论参考依据。     

控制器局域网络总线在阵列天线中的应用

为控制数万单元的阵列天线,基于控制器局域网络（CAN）总线设计了一套多级通信系统。分析了CAN总线的拓扑结构,根据每路CAN的带负载能力设计了多级CAN总线通信网络的基本结构;基于Nios II软核处理器设计了CAN总线通信节点硬件电路;最后根据阵列天线控制功能的要求,基于CAN2.0B协议设计了应用层通信协议和应用程序。阵列天线波束扫描实验表明,通信系统满足500 kbps以上传输速率的要求,通信时间抖动小于1 ms,当阵列天线辐射峰值功率达到GW量级时仍可以有效控制天线系统。     

基于TD-SCDMA与DSP2407的微弱通信信号检测系统设计

针对无线通信过程中,传统系统对微弱通信信号检测准确度不高的问题。本文分析了微弱通信信号传递的极化特性,利用电波的极化特性优化双极化天线的方法,基于TD-SCDMA双极化天线技术,设计并实现了基于TD-SCDMA双极化天线的微弱通信信号检测系统,根据TD-SCDMA双极化天线技术实现微弱通信信号的检测,采用TM320LF2407 DSP2407芯片的脉冲信号检测系统的设备,分析了信号检测系统的硬件结构设计,分析双极化天线下微弱通信信号的网络规划,在该网络规划条件下通过匹配滤波幅值检测完成微弱通信信号的检测。实验结果说明,所提检测系统能够满足微弱通信信号的实时检测和精度要求。     

一体化GPS磁窗天线的设计与实验研究

设计了一种用于减缓高超声速飞行器通信中断的、中心频率为1.575GHz、一体化GPS磁窗天线,并开展了静态验证实验。设计的磁窗天线由贴片微带天线和永磁体一体化组成,结构尺寸为100mm×100mm×75mm,并设计了防护结构。磁窗天线的贴片微带天线不会对永磁体磁场产生影响,而永磁体也不会改变贴片微带天线谐振频率;设计的磁场防护装置对天线轴向的磁场强度没有减弱,对非传播方向完全屏蔽,起到了保护作用。针对厚度为25.5mm、电子密度为6×1010~1×1011 cm-3的等离子体,设计的磁窗天线能将1.575GHz电磁波透射系数从-19~-23.5dB提高到-11~-16dB。研究结果表明:设计的一体化GPS磁窗天线能够一定程度减缓电子密度为6×1010~1×1011cm-3的等离子体对1.575GHz电磁波通信影响,且实现了磁窗天线的小型化,并提高了安全性。     

高温超导低频电磁通信机械天线的关键技术分析

传统的低频电磁通信天线为电天线,总体尺寸庞大,限制了其应用范围,机械天线是解决这个问题的新型技术路线。本文首先介绍了低频电磁通信机械天线的工作原理,通过理论推导分析了影响机械天线电磁辐射效能的核心参数,然后基于影响核心参数的相关变量,探讨了采用高温超导材料研制机械天线的优势,最后总结出超导材料特性分析和特种信息调制方法,以及超导磁极优化设计是需要攻克的关键技术问题,为深入研究高温超导低频电磁通信机械天线提供参考性意见。     

多极化MIMO信道特性与天线设计*

多极化MIMO技术在高频谱效率和紧凑型MIMO通信系统中具有较大的应用潜力,其信道特性与天线辐射特性和环境散射特性以及它们之间的相互作用密切相关,目前紧凑型、低耦合的多极化MIMO天线设计仍存在很大挑战。本文简要介绍和总结了多极化MIMO信道建模理论、多极化天线实现方式和信道特性测量实验等,并指出存在的一些问题和未来的研究方向。     

电接口以太网传输大气激光通信系统的研制

介绍了基于电接口的大气激光通信系统的工作原理及各部分的组成，测试了光学天线的天线效率以及准直发散角的大小(天线效率约为35％，准直发散角为1.3mrad)，并对系统进行了光功率链路的估算。计算结果表明：所设计的系统完全可以满足2km内大气传输的要求。在此基础上研制出基于电接口的通过以太网传输的大气激光通信系统。该系统由激光器收发子系统、光学天线子系统以及媒体传输子系统组成，其中为了避免大气湍流，光学天线采用了双路发射、双路接收的形式。此系统可以实现计算机和以太网之间以及2台计算机之间的通信。工作速率为10Mb/s和100Mb/s自适应，工作距离为500m。     

异面带状线馈电的宽带双极化蝶形天线

针对通信与雷达系统对双极化与宽带天线的要求,提出了一种基于带状线馈电的双极化蝶形天线。通过两对互相正交的蝶形阵子实现了天线的双极化,并采用一种新型的微带线转异面带状线的巴伦给两对正交蝶形阵子平衡馈电。异面带状线为平衡传输线,满足了蝶形阵子对于平衡馈电的要求。在馈电点处由同轴线对微带线馈电,经渐变微带线转化为异面带状线,最后由两组异面带状线给两对正交蝶形阵子馈电。测得该天线实现了69.23%的阻抗带宽,在6.8~14GHz频带内电压驻波比(VSWR)小于2。为使天线单向辐射且改善天线增益,将天线放置于反射吸收腔内。测得天线在6.8~18GHz的频宽内VSWR基本小于3,天线增益在8~12GHz频带内大于0.11dB,天线前后瓣比大于15dB。因此,所提出的双极化蝶形天线可用于宽带通信系统中。     

卡塞格伦光学天线偏轴及性能分析

设计了具有抛物面结构的卡塞格伦光学天线.通过对偏轴下的卡塞格伦光学天线系统的分析,得到了不同偏转角所对应的接收光斑面积表达式和功率衰减曲线.讨论了偏轴下的接收天线增益与波长及偏转角的关系,仿真出在偏轴与轴对准两种情形下的增益曲线.仿真结果表明,〖JP2〗最大偏轴比轴对准情形增益降低了6.564dB.最后分别针对轴对准与某种偏轴情形下的系统做了光斑测试实验与天线耦合效率测试实验.结果为：偏轴下天线耦合效率降低了26.966%.这些研究为星间光通信中控制系统实现光轴的精确对准提供了理论依据,具有重要的实用价值 关键词： 偏轴 卡塞格伦光学天线 偏转角 增益     

X波段的圆极化微带共形阵天线的仿真与设计

为了满足X频段机载雷达天线的指标要求,使得矩形平面天线与柱面共形,通过并联侧馈方式进行馈电。在微带共形阵天线的相关理论基础上,阵元采用介电常数2.2,厚度为0.5mm的介质基板。通过HFSS12对微带共形阵天线进行仿真设计并优化。实验结果表明,在X波段内实现了方位面的全向扫描,实测阻抗带宽为9.80-10.20GHz,最大增益可达10dB,全向辐射性能稳定,满足了指标要求。     

数字化相控阵天线测试方法及测试系统设计

伴随着雷达技术的飞速发展,数字化相控阵天线开始广泛运用于各种相控阵雷达当中。由于数字化相控阵天线的工作原理与传统模拟相控阵天线差异极大,测试方法也发生了根本性的改变,原有的基于普通微波仪表的天线测试系统无法再对数字化相控阵天线进行测试,必须设计新型的数字化相控阵天线测试系统。本文首先介绍了数字化相控阵天线自身的工作原理和测试方法,随后提出了新型数字化相控阵天线测试系统的具体软硬件设计方案,实际应用表明数字化相控阵天线测试系统可以满足各种数字化相控阵天线的测试要求。     

加绕变升角宽频带椭圆螺旋天线

 椭圆螺旋天线的结构比传统的圆柱螺旋天线更加适合于卫星通信的终端,然而由于其圆极化特性变差而限制了其广泛应用。把改善轴向模螺旋天线辐射特性的两种方法结合起来应用于椭圆螺旋天线,提出了带有附加螺旋线的变升角轴向模椭圆螺旋天线。以一个5圈、短轴长轴之比为0.65的椭圆螺旋天线为例,用FEKO软件对其辐射特性进行了仿真。结果表明,这种方法提高了椭圆螺旋天线的方向性系数,同时具有较好的圆极化特性。在2.2~4.2 GHz频率范围内,最高增益为12.86 dB,比单绕均匀升角的椭圆螺旋天线提高了1.2 dB。     

基于高速移动通信的虚拟天线阵列理论研究

在高速移动通信中, 多普勒频移对通信性能产生严重的影响, 通常需要对接收信号的多普勒频移进行估计并进行补偿. 本文研究在对单个天线接收的高速移动通信信号进行频移估计和补偿的基础上产生多路无频偏的信号, 并虚拟为天线阵列的输出以提高系统的接收增益. 首先讨论了“均匀时间采样”和“均匀相位采样”的关系, 并根据两者之间的关系提出了补偿多普勒频移和虚拟天线阵列的算法, 即对采样信号进行插值、均匀相位抽取以后, 再进行均匀时间采样. 然后分析了算法对高速移动通信系统性能的改善作用, 并提出了算法的硬件实现结构. 通过数值仿真验证了算法的干扰抑制能力和误码性能, 结果表明本文提出的虚拟天线阵列算法能够改善飞机、高铁上的高速移动通信系统的性能.     

用菲涅尔平板天线实现相干来波方向的估计

菲涅尔平板天线由于其具有宽频带、重量轻、馈电简单和易于共形等优点，可替代透镜天线用于毫米波成像或用作微波移信通信中的接收天线单元等。同时，其作为聚焦器件，通过与馈源阵列组合，可以构成一种新型的自适应天线应用于蜂窝移动通信的基站智能天线等领域，基于其良好的工程应用前景，本文在对有关研究工作简要回顾的基础上，深入分析其去相关机理，应用极大似然估计算法实现了相干信号源在大角度入射的情形下，菲涅尔平板天线对来波方向的有效估计，避免了应用MUSIC算法进行来波方向估计所遇到的观察区域的限制问题，仿真计算和有关文献数值分析结果的比较表明，菲涅尔平板天线具有良好的空间谱估计性能。     

一种新型的ECRF天线—Vlasov天线及其逆过程的实验研究

本文描述一种新颖的ECRF天线,简述了它的原理及所进行的实验。基于互逆性原理,首先利用Vlasov天线的逆过程获得了一个圆模式输出的测试用微波源。在此基础上,对该天线的正过程进行了实验与测试,得到了几乎完全线极化的天线辐射场分布。并将实验结果与理论结果进行了比较与分析。     

The U-Band Pattern Steerable Active Patch Antenna

Combing the active antenna concept with the reconfigurable antenna technique, a pattern steerable active patch antenna is presented and designed in this paper. A Gunn diode is used to generate the millimeter wave signal and loaded at the centre of the patch antenna. This antenna system has a stable oscillation frequency f : 44.0GHz and operates as a quasi-Yagi patch antenna. The radiation patterns of the antenna can scan in the whole horizontal plane with 3-db beam width by using four reconfigurable states and the radiation main beam of each state directs to the elevation angle 59° in the elevation-plane. The antenna can be applicable to the millimeter wave half-duplex communication and identification systems.     

远场天线自动测试系统的研究与实现

针对天线参数测试过程及测试要求,分析在天线参数测试中的主要问题,研究实际测试过程中环境因素对天线参数测量结果的影响,提出了一种基于虚拟仪器技术的远场天线性能参数自动测试系统的设计方案,详细阐述了该方案的系统组成部分与工作原理,包括矢量网络分析仪、天线测试转台与吊杆的控制原理以及数据采集的时序设计,结合Matlab实现了对影响因素的误差补偿与天线性能参数的测试计算方法,利用数据库技术实现天线测试数据的存储、读取与报告打印,通过现场测试试验验证了该方案的可靠性与可行性。     

Real-time programmable coding metasurface antenna for multibeam switching and scanning

Novel electromagnetic wave modulation by programmable dynamic metasurface promotes the device design freedom, while multibeam antennas have sparked tremendous interest in wireless communications. A programmable coding antenna based on active metasurface elements (AMSEs) is proposed in this study, allowing scanning and state switching of multiple beams in real time. To obtain the planar array phase distribution in quick response, the aperture field superposition and discretization procedures are investigated. Without the need for a massive algorithm or elaborate design, this electronically controlled antenna with integrated radiation and phase-shift functions can flexibly manipulate the scattering state of multiple beams under field-programmable gate array (FPGA) control. Simulation and experimental results show that the multiple directional beams dynamically generated in the metasurface upper half space have good radiation performance, with the main lobe directions closely matching the predesigned angles. This metasurface antenna has great potential for future applications in multitarget radar, satellite navigation, and reconfigurable intelligent metasurfaces.