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6.8～14 GHz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6.8～18 GHz的频宽内VSWR基本小于3,天线增益在8～12 GHz频带内大于0.11 dB,天线前后瓣比大于15 dB。因此,所提出的双极化蝶形天线可用于宽带通信系统中。     

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。     

半导体激光无线传能中光伏电池转换效率

为选择合适的激光参量与光伏电池参量,以提高激光无线能量传输(LWPT)系统的能量转换效率,通过实验研究了LWPT系统中能量接收单元,也即光伏电池在半导体激光照射下的输出特性。通过波长为808 nm和915 nm的激光辐照GaAs和Si光伏电池,研究了不同激光功率密度、光伏电池温度、电池类型以及激光入射角度对光伏电池输出特性与能量转换效率的影响。实验中,在波长为808 nm的激光功率密度从0.06 W/cm²上升至0.37 W/cm²的过程中,Si电池的最大输出功率从0.12 W上升至0.32 W,能量转换效率从50.9%下降至21.2%;GaAs电池的最大输出功率从0.40 W上升到1.07 W,能量转换效率从57.9%下降至23.8%。随着激光功率密度的增加,光伏电池的输出功率先增加而后趋于饱和,但是高功率密度激光引起的电池温升会导致其光电转换效率的下降,所以激光功率密度的选择与光伏电池温度的控制是提高LWPT系统能量转换效率的关键因素。     

一种高功率折线栅极化转换天线罩的设计

设计了一种用于高功率径向线螺旋阵列天线的极化转换天线罩。利用三层介质层包夹双层金属折线,形成密封的埋入式折线栅结构。在实现圆极化与线极化相互转换的同时,又避免金属与空气接触,可以提高功率容量。分析了埋入式折线栅单元各参数的影响,并优化单元参数,以此构建埋入式折线栅极化转换天线罩并加载至X波段高功率径向线螺旋阵列天线,分析了天线的基本性能以及功率容量。仿真结果显示：天线匹配良好,增益和波束宽度变化很小,中心频率轴比由1.16 dB变为40 dB,圆极化波转换为线极化波效果良好;经初步分析,极化转换天线罩的功率容量为121 MW,实现了极化转换天线罩的高功率应用。     

Multiband rectenna for microwave applications

This paper reports a multiband rectenna (rectifier + antenna) suitable for the electromagnetic energy harvesting of the spill-over loss of microwave antennas placed on board of geostationary satellites. Such rectenna is used for powering autonomous wireless sensors for satellite health monitoring. The topology of the rectenna is presented. The experimental results demonstrate that the proposed compact rectenna can harvest efficiently the incident electromagnetic energy at three different frequencies that are close to the resonant frequencies of the cross-dipoles implemented in the antenna array.     

无线供能演示装置

根据电磁感应耦合原理,建立电容补偿式电路的相量模型,确定了影响传输效率的主要因素。基于实验得出最优电路参量,制作了简易的无线供电小车演示装置,具有较好的教学演示效果。     

光子晶体高功率微波模式转换器设计

研究了传输线中非截面排列金属光子晶体电磁特性,并利用其作为移相器提出了一种紧凑型TEM—TE11模式转换器的设计方法.利用电磁软件cst microwave studio优化设计了一套L波段TEM—TE11模式转换器,在中心频率1.58 GHz上转换效率为98%.在1.56—1.625 GHz频率范围内,模式转换器转换效率大于90%,对应带宽4.1%.模式转换器功率容量为GW级,适用于高功率微波源系统.结合磁绝缘线振荡器开展了粒子模拟研究工作,发现模式转换器性能与设计结果相符,并且其引入不影响高功率微波器件的正常工作.     

超声无线输能的声电转换通道设计

通过对超声无线输能系统的声电转换通道进行理论分析,利用电声传输线类比法构建了声电转换通道的一维仿真模型,并利用有限元仿真软件进一步构建了声电转换通道的有限元仿真模型,提高了模型的精确度和适用范围。进行了超声无线输能的实验,并将仿真结果与实验测量结果进行对比,仿真模型的有效性得到验证。利用所建仿真模型分析了负载阻抗对系统能量传输效率的影响规律,对声电转换通道进行了优化,确定了系统的共振频率和最佳负载阻抗。在以上研究基础上建立的超声无线输能实验系统,能够成功透过8 mm厚的铜板点亮20 W灯泡,能量传输效率达到57%,实验证明了利用超声透过金属板进行能量无线传输是切实可行的。     

微波宽带混频器的研制

介绍了超宽带混频器的研制、设计思想及测试结果。该混频器具有宽频带、高隔离、动态范围宽、体积小等特点。     

Design of a sector bowtie nano-rectenna for optical power and infrared detection

We designed a sector bowtie nanoantenna integrated with a rectifier (Au−TiO_x−Ti diode) for collecting infrared energy. The optical performance of the metallic bowtie nanoantenna was numerically investigated at infrared frequencies (5−30 μm) using three-dimensional frequency-domain electromagnetic field calculation software based on the finite element method. The simulation results indicate that the resonance wavelength and local field enhancement are greatly affected by the shape and size of the bowtie nanoantenna, as well as the relative permittivity and conductivity of the dielectric layer. The output current of the rectified nano-rectenna is substantially at nanoampere magnitude with an electric field intensity of 1 V/m. Moreover, the power conversion efficiency for devices with three different substrates illustrates that a substrate with a larger refractive index yields a higher efficiency and longer infrared response wavelength. Consequently, the optimized structure can provide theoretical support for the design of novel optical rectennas and fabrication of optoelectronic devices.     

磁绝缘线振荡器脉宽及效率与三角波电压关系

采用数值模拟与实验相结合的方法,在没有功率容量不足问题的情况下,研究了磁绝缘线振荡器（MILO）的输出微波脉宽和功率效率与类似三角形二极管电压的关系,研究结果表明：在相同宽度的电压条件下,随着电压幅度的增大,输出微波的底宽和半高宽相应增大,功率效率先增大,当达到饱和后功率效率逐渐降低;在相同电压幅度条件下,随着二极管电压上升沿（斜率不变）的增大,输出微波的半高宽略有增大,但功率效率略有降低。因此,在有限脉宽的类似三角形二极管电压条件下,通过增大二极管电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波脉宽;而在有限电压幅度条件下,通过减小电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波的功率。选择适当的二极管电压参数,可以解决MILO器件在类似三角形二极管电压条件下的输出微波功率和脉宽两个指标相匹配的问题。     

磁绝缘线振荡器脉宽及效率与三角波电压关系

采用数值模拟与实验相结合的方法,在没有功率容量不足问题的情况下,研究了磁绝缘线振荡器(MILO)的输出微波脉宽和功率效率与类似三角形二极管电压的关系,研究结果表明:在相同宽度的电压条件下,随着电压幅度的增大,输出微波的底宽和半高宽相应增大,功率效率先增大,当达到饱和后功率效率逐渐降低;在相同电压幅度条件下,随着二极管电压上升沿(斜率不变)的增大,输出微波的半高宽略有增大,但功率效率略有降低。因此,在有限脉宽的类似三角形二极管电压条件下,通过增大二极管电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波脉宽;而在有限电压幅度条件下,通过减小电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波的功率。选择适当的二极管电压参数,可以解决MILO器件在类似三角形二极管电压条件下的输出微波功率和脉宽两个指标相匹配的问题。     

The coaxial tip as a nano-antenna for scanning near-field microwave transmission microscopy

A novel scanning-probe setup is reported that maps the complex transmission of microwaves. Response to topographic features as small as 15 nm was observed. The sharpened coaxial probe tip serves as a microwave antenna and, at the same time, as a tunnel tip to warrant precise distance control by STM (scanning tunneling microscope) feedback. The instrument can be applied to map the microwave conductivity of, e.g. thin films or low-dimensional semiconductors. Consequences for the development of an infrared microscope are outlined.