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.     

9.7GHz高频窄带高温超导滤波器设计

本文设计了一种高频窄带高温超导微带滤波器,使用Sapphire基片上的双面YBCO高温超导薄膜,中心频率约为9.7GHz,相对带宽约为1.2%.电磁分析软件Sonnet的设计结果表明,滤波器带外抑制超过90dB,带内波纹小于0.12dB,基片尺寸为32.74mm×8.72mm.     

大尺寸模式转换天线的设计和实验研究

 在同轴波导尺寸较大的情况下,传统的插入四块金属板的同轴插板式模式转换器难以满足扇形波导内单模传输的条件。通过增加插板数目,设计了大尺寸情况下的模式转换器,并将其与同轴喇叭有机结合,设计了一个中心频率为7 GHz的新型模式转换天线,可以实现高功率微波源输出TEM模的定向辐射。该模式转换天线的数值计算结果为：增益22.2 dB,口径效率53.7%,中心频率上反射系数为0.07,在6.5~7.5 GHz频率范围内反射系数小于0.3。实验测量结果为：增益21.5 dB,口径效率约46%,在6.5~7.5 GHz频率范围内反射系数约为0.07~0.39。数值计算与实验测量结果基本一致。     

低温低噪声放大器的预修正设计与实现

本文给出了一种设计低温LNA的预修正设计方法.首先按照LNA常温设计方法设计低温LNA,然后,测量出低温情况下LNA的S参数.忽略匹配网络常低温下的变化,利用软件抠除输入输出匹配网络对S参数的影响.然后,利用这个低温参数模型优化匹配网络使低温LNA各项性能均达到设计要求.最后利用这种方法设计并实现了一款频率范围0.8GHz～2.4GHz驻波小于1.5,增益大于23dB,纹波小于1,噪声小于0.5dB的低温低噪声放大器.     

高功率回旋行波管新型输出渐变段的设计

利用正余弦拟合的方法和半径渐变波导的耦合波理论设计出一种Ka波段TE01模回旋行波管新型输出渐变段。通过Matlab数值计算和HFSS仿真优化,研究了该新型渐变段的反射系数、传输参数、模式纯度、对杂模的耦合等性能指标。计算结果表明:在长度为80 mm、口径由14 mm变化到32 mm的情况下,在30～33 GHz该新型渐变段的传输参数大于-0.000 52 dB,反射参数小于-65 dB,模式纯度大于0.995,对TE02模和TE03模耦合在-40 dB以下。在等长度和等口径下,与Dolph-Chebyshev渐变段进行比较,结果显示在30～33 GHz内,新型渐变段比其传输参数更好、反射参数更小、模式纯度更高等。测试样品的冷测实验结果为在28～35 GHz范围内,其反射参数小于-30 dB,传输参数大于-0.3 dB。     

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％。     

新型顶部加载单极天线

提出了一种新型顶部加U型负载的单极天线结构,给出了设计思想和结构模型,该天线采用同轴馈电,辐射轴向笔状波束且线极化特性良好的波,在理论分析的基础上具体对其进行了仿真,并依照仿真的尺寸结果,加工实物进行了实验研究。仿真结果表明:该天线实现了同轴馈电单极天线的轴向辐射,当工作频率在4.0 GHz时,天线轴向增益为8.33 dBi,轴向轴比为-69.64 dB,反射系数为0.034;在3.83~4.5 GHz的频率范围内反射系数小于0.1。实验结果表明:该天线在中心频率时测量增益为8.116 dBi,驻波比为1.098,并且在3.75~4.50 GHz的范围内驻波比都小于1.2,可以看出仿真结果与实验结果基本一致,互相进行了验证。     

高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器

基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题,分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求,并以此仿真设计了中心频率为2.88GHz的功分器,设计结果表明:在中心频率下反射系数为0.05,对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%,真空中功率容量为2.83GW;在2.82~2.94GHz的频带范围内反射系数小于0.1,对应的传输效率大于98%。     

基于共面波导微带线的光探测器高频电参量提取

针对不能在片测量的光探测器芯片,本文提出了一个简单而有效的实验方案来提取其等效电路模型的高频电参量.首先设计了和微波探针匹配的共面波导微带线,测量其输出反射系数,测试结果与理论设计符合很好;然后将芯片装载到微带线上,测量包含光探测器的整个测试结构的输出反射系数.仿真中涉及光探测器测试结构的等效电路模型,包含光探测器、键合金丝和共面波导微带线等因素.通过拟合已测的整个测试结构的输出反射系数,提取了光探测器的高频电参量.     

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。     

L波段高功率线极化径向线阵列天线理论分析与数值模拟

 探索了L波段的高功率线极化径向线阵列天线。基于三角形栅格形式实现了径向线圆形平面阵列天线,分析并给出了径向线并联馈电网络,并以同轴馈电的水平单圆环线极化天线为基础,利用径向线并联馈电网络设计出了间距小于一个波长下L波段高功率线极化径向线阵列天线。研究结果表明：这种结构实现径向线阵列天线的线极化辐射是可行的,该天线在中心频率1.57 GHz下,增益为19.97 dBi,轴比为-52.06 dB,反射系数为0.105 2;在1.37～1.77 GHz的频率范围内增益大于18.64 dBi,轴向轴比值小于-46.45 dB。     

220GHz三级串联交错双栅慢波结构

提出了一种220 GHz三级串联的交错双栅行波管结构,针对影响整体传输性能的核心部件——输入输出耦合器进行了详细分析,并以此为基础设计了串联交错双栅慢波结构。通过数值模拟分析,确定了一种由齿深渐变光栅和半圆同心弯头组成的新型输出输入耦合结构。整管粒子仿真结果显示慢波结构内部没有出现振荡现象,且在220GHz达到了30dB增益,3dB带宽达到23GHz,有效改善了该类串联结构由于多个电子注加载通道造成的行波管传输特性下降问题。     

X波段脉冲压缩装置的数值模拟及优化设计

 利用有限元方法,通过调节X波段脉冲压缩装置的腔体长度、输入膜片宽度、输出耦合口位置等参量,研究了这些参量对谐振频率和品质因数的影响关系。研究表明：通过微调腔体长度并优化结构参数,可以将该装置的工作频率限制在规定的范围内;输入膜片缝隙由宽变窄的过程中,驻波比由大变小,达到临界耦合后,驻波比又由小变大,且谐振频率略有升高;品质因数与H-T分支的T形输出口的微波泄露密切相关,而该输出口泄露的大小随短路面到H-T分支中线的距离周期性变化。模拟得到的膜片距输出口中线长度为1 133.75 mm,分支中线到短路面的长度为95.25 mm,输入膜片宽9 mm,本征频率为9.387 2 GHz,输入耦合系数为1.15,品质因数为8 000。根据数值模拟结果,优化设计了一套脉冲压缩装置,实测得到的工作频率为9.388 4 GHz,输入耦合系数为1.03,品质因数为5 500。由于该装置输出口微波泄露较大,因此实测的品质因数比模拟的要小一些,这一点可以通过改进终端滑动短路面的调节方式来改善。     

180–425 GHz low noise SIS waveguide receivers employing tuned Nb/AIOx/Nb tunnel junctions

We report recent results on a 20% reduced height 270–425 GHz SIS waveguide receiver employing a 0.49 µm² Nb/AlO _x /Nb tunnel junction. A 50% operating bandwidth is achieved by using a RF compensated junction mounted in a two-tuner reduced height waveguide mixer block. The junction uses an end-loaded tuning stub with two quarter-wave transformer sections. We demonstrate that the receiver can be tuned to give 0–2 dB of conversion gain and 50–80% quantum efficiency over parts of it's operating range. The measured instantaneous bandwidth of the receiver is 25 GHz which ensures virtually perfect double sideband mixer response. Best noise temperatures are typically obtained with a mixer conversion loss of 0.5 to 1.5 dB giving uncorrected receiver and mixer noise temperatures of 50K and 42K respectively at 300 and 400 GHz. The measured double sideband receiver noise temperature is less than 100K from 270 GHz to 425 GHz with a best value of 48K at 376 GHz, within a factor of five of the quantum limit. The 270–425 GHz receiver has a full 1 GHz IF passband and has been successfully installed at the Caltech Submillimeter Observatory in Hawaii. Preliminary tests of a similar junction design in a full height 230 GHz mixer block indicate large conversion gain and receiver noise temperatures below 50K DSB from 200–300 GHz. Best operation is again achieved with the mixer tuned for 0.5–1.5 dB conversion loss which at 258 GHz resulted in receiver and mixer noise temperature of 34K and 27K respectively.     

电磁波在相对论稀薄电离波面上的反射角和透射角

对电磁波与相对论稀薄电离波面相互作用产生的反射角和透射角进行了研究，首先在波面参考系中根据电磁波在固定边界上的相位匹配条件，确定电磁波在静止电离波面上的反射角和透射角，并利用波矢量和频率和相对论变换，导出了在实验室参考系中相应的反射角和透射角的表达式，最后对所得的结果作了进一步的讨论。     

一种基于十字镂空结构的低频超材料吸波体的设计与制备

设计了一种十字镂空的超材料结构,与传统的铁磁吸波材料相结合,实现了低频吸收频带的扩宽.仿真结果显示,吸波体在2-4 GHz范围可以实现-10 dB以下的吸收,相比于没有加载超材料的情况,吸收带宽扩展了0.5 GHz.实验结果在2.5-5.1 GHz范围内也显示了相似的吸收曲线,低于-9 dB的吸收频带有0.48 GHz的扩宽,扩展了23%.不同结构的能量损耗密度分布表明,相比于无镂空的十字结构,镂空十字结构可以增加磁场能量损耗,加强单元结构之间的耦合,降低超材料对传统吸波材料性能的破坏.探索了传统铁磁吸波材料厚度的变化对吸波体吸收性能的影响,发现由超材料引入的附加峰位置不随着吸波材料厚度的改变而明显地移动.根据这个结果,进一步设计了由两种超材料叠加组合而成的吸波体,仿真结果和实验结果均显示,在降低了1.1 mm铁磁吸波材料层厚度的情况下,使低频吸收带宽又扩展了0.9 GHz.     

微波无线传能高性能双极化整流天线设计

设计了一款用于微波无线传能的5.8 GHz高效率双极化整流天线。该整流天线包含5.8 GHz双极化接收天线和5.8 GHz F类整流电路,并通过金属探针实现接收天线和整流电路的集成。接收天线为2×2微带阵列天线,采用了金属环加载技术提升天线的阻抗带宽和鲁棒性。采用金属探针代替常规微波接插件和线缆,实现了接收天线和整流电路的集成,该集成技术不仅简化了整流天线结构,还降低了整流天线的重量、损耗和成本。将双极化整流天线进行了加工和整流效率测试并将其与同样口径面积的线极化整流天线进行比较。实验测试结果表明,在1.47 mW·cm?2的最佳入射功率密度下,该双极化整流天线的最大转换效率达到76.8%。与线极化整流天线相比,当入射波极化方向在0°～90°变化时,双极化整流天线的转换效率始终保持在62%以上,具有稳定的直流输出,表现出良好的全极化接收整流性能。