92单元三角栅格径向线子阵馈电系统的设计和实验研究

以探索更多单元数的三角形栅格径向线子阵馈电系统为目的,对92单元子阵馈电系统进行了研究,提出了一种新型耦合探针,以满足馈电系统对耦合量及幅频特性的要求。对馈电系统微波能量不均匀分布引起的探针难以实现耦合量的等幅输出问题进行了分析,并给出了相应的解决方案。实验测试结果表明：馈电系统在中心频率2.856 GHz处,驻波系数为1.1,各探针耦合量实现了近似等幅馈电;在2.76~2.92 GHz带宽范围内,驻波系数小于1.5,各输出端口的幅频特性一致性较好。实验测试结果与仿真设计结果基本相符。     

66单元三角形栅格径向线阵列天线馈电系统

提出了三角形栅格布局的多单元径向线子阵的设计思想,根据该子阵馈电系统耦合量的需求,设计了一种新型耦合探针,并基于此探针,对中心频率为2.856 GHz的66单元三角形栅格径向线子阵的馈电系统进行了分析和设计。仿真计算结果证明：该66单元三角形栅格径向线子阵馈电系统在中心频率处基本实现了66路等幅馈电,在2.78~2.92 GHz的频带范围内,反射系数小于0.1。此外对加载单元天线的66单元阵列辐射特性进行了仿真计算,进一步验证了该馈电系统设计的可行性。     

64单元矩形径向线阵列天线馈电网络的设计

提出并设计了一种新型耦合探针,研究表明,该探针能有效地扩大耦合调节范围,并基于此探针,研究了中心频率为2.1 GHz的64单元矩形径向线天线阵馈电网络,并进行了优化设计。模拟结果表明:该口径为744 mm×744 mm的馈电网络在中心频率处能达到64路近似等幅馈电,中心频率处的反射系数小于0.1,在2.05～2.15 GHz的频带范围内,反射系数小于0.2。     

Ku波段28单元径向线阵列天线馈电系统设计

研究了一种Ku波段多单元矩形径向线子阵馈电系统。为了满足特定耦合量的要求, 提出了一种层叠式的新型耦合探针, 并以此为基础, 对中心频率为12.5 GHz的28单元矩形栅格径向线子阵馈电系统进行了设计与分析。模拟仿真结果表明：该口径为61.6 mm125.2 mm的馈电系统在12.5 GHz中心频率处反射系数为0.015, 耦合不平衡度为1.05 dB;同时在12.2～12.7 GHz的频带范围内, 反射系数小于0.1, 耦合不平衡度最大值为2.62 dB, 基本满足了28路等幅馈电输出的要求。     

三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的设计与实验研究

介绍了三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的工作原理,设计并数值模拟了中心频率为4.0 GHz的三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线,并对此阵列天线进行了实验研究。实验结果表明：阵列天线在中心频率4.0 GHz 下,增益为15.3 dB,轴向轴比值1.58,驻波比为1.3,口径效率为86%;在3.8～4.2 GHz的频率范围内可实现圆极化定向辐射,增益大于14.9 dB,轴比值小于1.7,驻波比小于1.6。     

三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的设计与实验研究

 介绍了三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线的工作原理,设计并数值模拟了中心频率为4.0 GHz的三角形栅格矩形径向线螺旋阵列天线,并对此阵列天线进行了实验研究。实验结果表明：阵列天线在中心频率4.0 GHz 下,增益为15.3 dB,轴向轴比值1.58,驻波比为1.3,口径效率为86%;在3.8～4.2 GHz的频率范围内可实现圆极化定向辐射,增益大于14.9 dB,轴比值小于1.7,驻波比小于1.6。     

Ku波段28单元径向线阵列天线馈电系统设计北大核心CSCD

研究了一种Ku波段多单元矩形径向线子阵馈电系统.为了满足特定耦合量的要求,提出了一种层叠式的新型耦合探针,并以此为基础,对中心频率为12.5GHz的28单元矩形栅格径向线子阵馈电系统进行了设计与分析.模拟仿真结果表明：该口径为61.6mm×125.2mm 的馈电系统在12.5GHz中心频率处反射系数为0.015,耦合不平衡度为1.05dB;同时在12.2-12.7GHz的频带范围内,反射系数小于0.1,耦合不平衡度最大值为2.62dB,基本满足了28路等幅馈电输出的要求.     

16单元矩形径向线螺旋阵列天线的理论分析和数值模拟

 提出了一种16单元矩形径向线螺旋阵列天线。介绍了该矩形阵列天线的提出背景以及工作原理,分析了两种电磁组合探针的耦合特性,设计并数值模拟了中心频率为4.0 GHz的16单元矩形径向线螺旋阵列天线。模拟结果表明：该口径为180 mm×180 mm 的天线在中心频率4.0 GHz 下,增益为18.24 dB,轴向轴比值1.065;在3.8～4.2 GHz的频率范围内增益大于17.89 dB,轴向轴比值小于1.2,反射系数小于0.15,口径效率大于85％。     

16单元矩形径向线螺旋阵列天线的理论分析和数值模拟

提出了一种16单元矩形径向线螺旋阵列天线。介绍了该矩形阵列天线的提出背景以及工作原理,分析了两种电磁组合探针的耦合特性,设计并数值模拟了中心频率为4.0 GHz的16单元矩形径向线螺旋阵列天线。模拟结果表明：该口径为180 mm×180 mm 的天线在中心频率4.0 GHz 下,增益为18.24 dB,轴向轴比值1.065;在3.8～4.2 GHz的频率范围内增益大于17.89 dB,轴向轴比值小于1.2,反射系数小于0.15,口径效率大于85％。     

C波段单层16单元矩形径向线螺旋阵列天线实验研究

 介绍了C波段单层16单元矩形径向线螺旋阵列天线的模拟优化结果,对按照优化结构尺寸加工的天线模型进行了实验研究。在实验中,利用设计的用于连接标准接口和耦合输入口的阻抗变换器,采用标准线极化天线比较法对阵列天线辐射特性进行了测试。实验结果表明：在3.8～4.2 GHz的频率范围内天线增益大于17 dB,口径效率大于74%,天线轴比小于 1.3 dB,驻波系数小于1.2,与数值计算结果基本一致。     

高功率超宽带馈源设计与实验

针对大型抛物反射面天线中的高功率超宽带馈源, 提出一种恒阻抗不平衡-平衡转换结构(巴伦)加切比雪夫渐变线TEM喇叭的馈源设计方法, 采用数值模拟研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性, 并进行了测试实验。结果表明:该种馈源结构在较小的体积下具有低反射、高带宽和高馈电效率的优点。该馈源已成功应用于大型高功率抛物反射面天线。     

超宽带匹配馈电结构的设计与实验

设计研制了一种低阻抗传输线向高阻抗超宽带天线馈电的馈电结构,理想情况下,该馈电方法可实现特性阻抗为50 的同轴传输线向特性阻抗为200 的超宽带天线匹配馈电。分别用TEM喇叭天线和抛物反射面天线进行了实验验证,结果表明,与同轴线直接馈电相比,采用该匹配馈电结构后,TEM喇叭天线的辐射场强提高了15%,反射面天线的辐射场强提高了27%。     

超宽带匹配馈电结构的设计与实验

设计研制了一种低阻抗传输线向高阻抗超宽带天线馈电的馈电结构,理想情况下,该馈电方法可实现特性阻抗为50Ω的同轴传输线向特性阻抗为200Ω的超宽带天线匹配馈电。分别用TEM喇叭天线和抛物反射面天线进行了实验验证,结果表明,与同轴线直接馈电相比,采用该匹配馈电结构后,TEM喇叭天线的辐射场强提高了15%,反射面天线的辐射场强提高了27%。     

Design and experiment of 256-element ultrasound phased array for noninvasive focused ultrasound surgery

A 256-element phased array high intensity focused ultrasound system has been designed and constructed in our laboratory. The 256-element spherical-section ultrasound phased array made from piezocomposite material operates at 1.1 MHz with 11-cm radius of curvature, 14-cm outer diameter, and 3.4-cm diameter central hole for mounting diagnostic ultrasound imaging probe. First, the explicit sound field calculation approach for the spherical-section phased array and the genetic optimal algorithm are briefly introduced as the optimal focus pattern control methods. Then, the design guidelines of 256-element spherical-section focused ultrasound phased array and 256-channel driver system are given. The results of single on and off axial focus, multiple on and off axial foci, half sub-array focus pattern provide further evidence for the 3D focus steering and sub-array mode for avoiding obstacles in focused ultrasound surgery. The multi-foci pattern can enlarge the treatment volume to 22 times larger than that of a single focus in one sonication. Finally, in vitro and transparent tissue-mimicking phantom experiment results confirm the ability of 256-element spherical-section phased array system to induce thermal lesions for noninvasive ultrasound surgery.