物理光学法分析反射面天线辐射场

利用物理光学方法分析天线的远区辐射场具有计算速度快和内存需求少的特点,目前已被广泛应用于反射面天线的远区辐射场计算中。推导了利用斯特拉顿-朱兰成远场积分方程计算天线远区电场的表达式,计算了某一偏馈反射面天线的方向性,与文献中已有结果比较表明,方向图结果是正确的。馈源的方向图模型设置为余弦函数的q次方,利用增益公式近似推导了天线的增益,将这一计算方法应用于赋形反射面天线的远场分析中,通过对比反射面天线赋形前后波束扫描过程中不同扫描角度处的方向图,验证了赋形设计对于提高天线增益平坦度的有效性。     

阵馈抛物柱面天线合成超宽带高功率微波

在时域推导了超宽带脉冲空间功率合成的条件,得到了多路脉冲信号在极化方向相同,幅度、波形一致的条件下,可实现最大化功率输出的结论。基于此提出了一种阵馈的抛物柱反射面天线。采用10喇叭单元叠状排列形成一维馈源阵列放置于焦线上,照射抛物柱反射面后形成相干脉冲,在主轴方向合成超宽带高功率微波波束。仿真结果表明,该阵馈天线较最优口径的单馈源天线,远场辐射功率密度提高了87倍以上,且波束宽度由66°减为8°,实现了超宽带高功率微波的高效空间功率合成。     

高斯分布圆口径天线辐射近场分析

采用口径场法对具有高斯幅度分布的圆口径天线辐射近场进行了分析。推导了非聚焦和聚焦2种工作方式下圆口径天线轴向近场和增益的解析表达式;采用数值积分方法分析了圆口径天线非轴向近场分布特性。分析表明,对于高斯幅度分布的圆口径天线,天线轴向场在近区为振荡分布,其近场增益与口径面分布和观测点位置有关,通过聚焦可以使近场焦点处增益达到远场增益,大大提高焦点及焦点附近区域的电场幅度。     

菲涅尔区板天线赋形波束的最优逼近

从赋形波束最优逼近的观点入手，应用加权余量法和Prony法，研究基于直线阵列激励方式及其阵元空间分布的优化设计，从而实现菲涅尔区板天线辐射波束及焦区场分布的最佳数值逼近技术。所用方法适合于对各种菲涅尔区聚焦结构物理赋形波束的最优逼近，相关研究一方面对于设计高性能的直线阵列天线具有重要的参考价值，另一方面，对于进一步深入研究菲涅尔区聚焦结构的工作机理具有理论指导意义。     

聚焦条件下的高斯波束矩形口径天线近场分析

 采用口径场法对聚焦条件下具有高斯波束的矩形口径天线近场进行了分析,得到了聚焦条件下的近场场强分布与近场增益解析式,并对不同的聚焦位置进行了仿真。结果表明：在近场区,聚焦位置离轴向越近,其场强越强,且增益越大,聚焦位置沿轴向时其场强与增益皆为最大;反之,聚焦位置离轴向越远,其近场场强与近场增益越小。因此,通过聚焦可以显著提高天线口径面场的近场场强与增益指标,从而提高天线系统的有效作用距离。     

大型双反射面天线近轴区辐射FDTD-TDPO模拟

针对大型双反射面天线尺寸过大、使用单一的时域方法无法单独模拟其远区辐射特性,以及使用单一的高频近似技术无法给出准确结果的局限,给出了用于大型双反射面天线时域辐射模拟的并行时域有限差分(PFDTD)-并行时域物理光学(PTDPO)混合方法。先创建两个用于并行计算的进程组,一个用于PFDTD计算,另一个用于PTDPO计算; 再根据PFDTD方法计算出双反射面天线馈源的近磁场,同时根据这些磁场使用基尔霍夫表面积分表达式(KSIR)并行计算出次反射面上及其附近的磁场,再使用KSIR并行计算出主反射面上的磁场; 最后使用PTDPO方法计算出双反射面天线的远区辐射场的瞬态响应。同时,还给出主反射面口径为40个波长的Cassegrain双反射面天线的算例,并对馈源相同而口径尺寸不同的双反射面天线进行近轴区的时域辐射模拟。     

一种波束赋形可调的导航天线设计

提供一种新的调节半功率波束宽度的思路,并设计了一款可实现波束宽度变换以应用于不同波束赋形场景的北斗二号B3频段的导航天线。基于四阵元双馈源的微带贴片天线阵列,在HFSS有限元仿真软件中根据理论进行建模仿真并优化。在保持右旋圆极化的基础上,不用改变阵列的结构,只需适当调节各个阵元激励的幅度与相位,就能实时缩小或者扩大半功率波束宽度,分别实现主瓣方向可调的定向波束赋形与宽波束赋形以应对不同的工作环境,并且具有定向抗干扰能力。仿真结果表明:定向波束赋形与宽波束赋形在B3中心频点的最大增益分别约为7.13,3.56 dBi,半功率波束宽度分别为52°,119°,3 dB轴比宽度分别为90°,166°;在整个B3频段内各个馈电端口反射系数低于?11 dB,相邻端口隔离度低于?28 dB。设计的波束赋形方式可调的导航天线适用于在无遮挡的开阔空间与特定的遮挡环境之间经常切换的工作场景,改善传统的机动式导航终端在“城市峡谷”等高遮蔽角环境下增益较低的缺点。     

适用于高强度辐射场构建的多模反射面天线

高强度辐射场构建系统是对多种武器进行电磁辐照效应试验的关键装备,其要求在距天线一定距离的区域内产生高强度且尽量均匀分布的电磁场。本文设计了一款适用于该系统的X波段偏置卡塞格伦多模反射面天线。用反射面天线是为了获得尽可能高的增益,使期望区域内的场强尽可能大;用多模反射面理论实现了窄波束的平顶赋形,使期望区域内的场趋于均匀分布,区域外的场迅速减小。实测结果表明天线增益大于29.8 dB,3 dB波束宽度不小于4.6°,在此范围内方向图幅度起伏小于2 dB,平顶特性明显。此外,偏置的反射面天线还有馈源遮挡小、馈线损耗低和易于折叠收藏等优点,可以很好的应用于电磁环境模拟试验设备中。     

基于TEM喇叭的辐射波模拟器天线的近场特性

 给出一种新型核电磁脉冲辐射波模拟器天线，并用时域有限差分方法分析和优化天线的结构。天线的激励源是由同轴线馈入的强电压脉冲。优化了平行板传输线和TEM喇叭的尺寸，并对天线的近场进行分析，给出了天线尺寸对近场特性的影响。数值模拟结果表明，在距离天线口径100m处的电场强度可达20kV/m。     

基于多波束相位恢复的射电望远镜主反射面动态形变的快速测量

为快速测量射电望远镜主反射面的动态形变,提高高频观测效率,利用多波束天线方向图具有相似性和重叠性的特征,基于相位恢复法提出了一种快速测量方法。首先将各波束的部分聚焦和离焦天线方向图减去其相对于中心位置的指向偏差,然后拼接为中心波束的完整聚焦和离焦天线方向图;接着采用Levenberg-Marquardt算法最小化该拼接天线方向图和理论天线方向图的残差,计算出反映主反射面动态形变成分的低阶Zernike多项式系数,从而获得主反射面的动态形变。基于7波束Q波段的数值仿真实验表明,该方法能够在5min内以55μm的测量精度测得射电望远镜主反射面的动态形变,且具有较好的抗噪声、抗幅度波动等优点,可应用于90GHz以下的天文观测。     

A Novel Wideband Subarray Technique for Shaped Pattern Generation and Adaptively Interference Rejection

In this article, a simple and efficient technique for the wideband shaped beam and sector beam pattern generation with their adaptive interference rejection is proposed. A microcontroller controlled and time delay based beam forming network for simultaneously generating multiple beams, shaped beam and sector beam is conceptualized. The antenna patterns considered here is formed by linear array of isotropic elements grouped as subarray. The shaped and sector beam synthesis procedure is practically simplified by simultaneous adding the constituents beams from the subarrays, was theoretically established by Woodward and Lawson (Proc. IEE. 95(1):362–370, 1948). Apart from the shaped beam generation a technique for adaptive interference rejection in shaped patterns using combination of time delay and phase shifter is discussed. This topic promises good prospect for wideband pattern generation and interference rejection.     

室内可见光通信发光二极管阵列发射性能的研究

提出了一种基于Lambert辐射模型的发光二极管光源阵列发射天线光照度计算模型,对室内可见光通信发射天线进行了优化设计.分析了光源的空间分布形式、光源间距、光源中心光束与系统光轴夹角以及空间分布层间距等因素对光照度均匀性的影响.通过仿真模拟和分析,得到了圆形阵列天线在照度均匀性和通信传输信号稳定性方面都优于相同光源数目的矩形阵列天线,并且提高了10%左右;同时得出了在满足室内照明情形下,发光二极管阵列发射天线照度均匀度随光源间距及光源中心光束与系统光轴夹角的增加均呈现出先增加后减小的变化趋势,因此,光源间距和光源中心光束与系统光轴夹角均存在最优值;照度均匀度随空间分布层间距的减小而增加,并给出了5 m×5 m×3 m普通房间内发射天线阵列设计参数的最优值,使发射性能得到了优化,同时节省光源数13%,降低了成本.这些研究为发射天线系统的设计提供了理论依据,具有实用价值.     

基于可调石墨烯超表面的宽角度动态波束控制

可调控超表面可用于动态控制空间波束的方向,具有很高的应用价值.石墨烯是一种可调的二维材料,它的电导率可以通过外加电压控制,利用这一特性可设计基于石墨烯的可调控超表面.超表面控制反射波束时的理论依据是广义的斯涅耳反射定律.反射角度可通过沿超表面的相位梯度进行控制.但是这种方法有局限性,当超表面单元固定时,反射角度只能取有限个离散的值.本文设计了基于石墨烯的可调超表面,并采用一种基于卷积运算定理的波束控制方法,实现了反射波角度的大范围动态控制.在1.75 THz垂直入射平面波激励下,反射角度可以从5?变化到70?,间隔小于10?.数值模拟结果与理论计算结果一致.     

超宽带时域天线阵列延时控制扫描实验

超宽带(UWB)冲激雷达目标探测中时域天线阵列波束延时控制扫描是通过天线阵列单元间精确的延时控制实现的。在介绍UWB时域波束延时控制扫描原理的基础上,研制了用于UWB天线时域波束扫描的延时控制器,其延时步进为50 ps,延时精度可达10 ps。利用该延时控制器对单元间距42 cm的4单元UWB天线阵列H面方向进行了单元间延时控制波束扫描测量,扫描步进角度小于2°。结果显示,在0°,10°,20°和30°扫描时,实际扫描角度分别为-0.5°,10.5°,20°和29.5°,与理论计算值之间误差小于1°。     

BaTiO3晶体自泵浦相位共轭中的透射效应

从BaTiO_3晶体自泵浦相位共轭透射光束的出射角随泵浦光束入射角的变化,相位共轭透射光束在晶体中的光路,以及相位共轭透射光束的透射率随泵浦光束和晶体c轴夹角的变化等几方面研究了BaTiO_3晶体自泵浦相位共轭中的透射效应,根据实验结果肯定了自泵浦相位共轭中透射现象的存在.     

进场着陆系统多径效应激光模拟的可行性分析

为了研究机场进场着陆系统存在的多径效应问题,利用激光波束赋形容易实现的特点,以电磁系统缩比理论为基础,利用可控的激光发射装置发射强方向性并具有特殊要求宽度和范围的激光扫描信号模拟着陆导航系统角度制导天线的功能,对该方法的可行性从波源相似性、反射点坐标相似性、信号到达时间在时间轴上相似性、障碍物模型对激光的散射特性、相位的非精确相似等5个方面进行了深入分析,并进行实验,实验结果表明缩比环境下激光波束可以模拟出实际机场的多径效应现象,为研究进场着陆导航系统的多径效应问题探索了一条新的途径。     

Intense high-energy proton beams from Petawatt-laser irradiation of solids

An intense collimated beam of high-energy protons is emitted normal to the rear surface of thin solid targets irradiated at 1 PW power and peak intensity 3x10(20) W cm(-2). Up to 48 J ( 12%) of the laser energy is transferred to 2x10(13) protons of energy >10 MeV. The energy spectrum exhibits a sharp high-energy cutoff as high as 58 MeV on the axis of the beam which decreases in energy with increasing off axis angle. Proton induced nuclear processes have been observed and used to characterize the beam.     

星载极化相关型全极化微波辐射计天线交叉极化校正技术(I): 天线温度方程推导

星载极化相关型全极化微波辐射计是一种新型空间被动微波遥感仪器, 为海面风场等海洋大气环境参数的遥感探测提供了重要技术途径. 天线交叉极化校正是其数据预处理算法的重要环节. 本文针对星载极化相关型全极化微波辐射计天线交叉极化校正需求, 以极化相干检测理论为基础, 结合Stokes参数的定义, 自主推导了其适用的全极化天线温度方程. 该方程针对四个Stokes参数天线温度, 引入了Stokes参数之间交叉极化的振幅和相位, 并考虑了极化旋转角对天线方向图计算的影响. 最后, 建立了天线扫描波束与地球场景的几何对应关系, 对天线温度方程中各参数的确定方法进行了探讨. 全极化天线温度方程的建立为进一步开展星载极化相关型全极化微波辐射计天线交叉极化校正奠定了基础. 关键词： 全极化微波辐射计 天线交叉极化 天线温度方程 相干检测     

Using an in‐vacuum CCD detector for simultaneous small‐ and wide‐angle scattering at beamline X9

The implementation of simultaneous small‐ and wide‐angle X‐ray scattering at beamline X9 of the National Synchrotron Light Source is described. By utilizing an in‐vacuum CCD detector with a truncated cone‐shaped head and positioned at ～20° off‐axis from the direct beam, the overlap of the scattering angle coverage between the wide‐angle detector and the conventional small‐angle detector is maximized. The combined q‐range for measurements in transmission geometry is typically 0.006–2.0 Å^?1 at 13.5 keV, with overlapping data within the range ～0.1–0.2 Å^?1. Simultaneous data collection can also be performed in grazing‐incident measurements of flat substrate‐supported samples, in which case the wide‐angle detector can collect the scattering data along the sample normal as well as parallel to the sample surface without blocking the direct beam. Data processing and correction procedures will be discussed and examples presented.     

可调分束角棱镜分束光强比研究

利用相位匹配条件,坐标转换和菲涅耳公式推导出了可调分束角棱镜的光强分束比的数学表达式,分析了光束的入射角、棱镜的结构角,以及入射波长对光强分束比的影响,给出了使光强分束比为1的条件,并进行了实验测试,测试结果与理论分析相一致,为设计出射光强相等或近似相等的可调分束角棱镜提供了理论依据。