可重构等离子体角反射器天线的设计与仿真北大核心CSCD

本文设计了一款由低成本荧光管构成,工作频率为3GHz的新型可重构等离子体角反射器天线,并采用电流密度卷积时域有限差分(JEC-FDTD)算法对该新型天线的辐射特性进行了计算和分析.计算结果表明,等离子体角反射器天线能够在微秒量级内完成全向、单波束及双波束的天线波形切换,实现天线辐射特性的快速动态重构.此外,与金属天线相比,该天线还具有工作频带宽更宽,天线增益高,能更好的将辐射波束向指定方向发射等优点.因此具有广阔的应用前景.     

机载角反射器阵列设计

 低轨目标目前流行的类半球状布阵方式的远程角偏小,测距盲区较大。对角锥棱镜进行研究分析,依据角反射器光束入射角度允许变化范围,合理分布角反射器,设计了一机载激光反射器装置,外形尺寸为119 mm×88.8 mm,共有15个角锥棱镜,底面切割成正六边形,底面边长为15.5 mm,底面对边距为26.87 mm,有效通光口径为25 mm,高为19 mm。考虑到角反射器的速差效应及其补偿要求,角锥棱镜最大角误差为5″,面形最大误差为5″。通过合理设计,比较单层角反射器,增加了入射光允许的角度范围,大大减小了低轨目标的测试盲区。     

带直角反射器的太赫兹等离子体-金属混合天线

为了满足可工作于太赫兹频段以及较好的方向性和高增益的需求,在等离子体天线的基础上提出了新型等离子体-金属混合八木天线,在其中将反射振子替换为夹直角反射板。根据等离子体天线及八木天线设计理论,设计了该天线的结构并初步确定了其结构参数。通过电磁仿真研究了不同天线-顶点间距情况下天线的回波损耗、增益、电压驻波比和辐射方向图,最终实现了结构参数优化。与不带反射板的天线的对比结果表明,该结构具有更高的增益与更优的前后比。     

可调反射器辅助的可重构微环光滤波器

为了适应光学滤波、微波信号处理等各种应用场景的需求,集成硅基光子滤波器需要具备多功能可重构和灵活可调谐特性.本文提出了一种可调反射器辅助的微环光滤波器芯片设计.通过传输矩阵模型,仿真结果表明,该器件可实现4种自由光谱范围的切换、100 dB消光比滤波、带通与带阻切换、Fano共振、类似电磁感应透明和类似电磁感应吸收等谱型的重构,且每种谱型均可以实现滤波中心频率的大范围调谐.本技术在集成光子模拟信号处理和微波光子学等领域具有广阔的应用前景.     

阵列天线控制系统的可重构技术

针对控制系统软件在线更新或升级维护的需要,构建了SoPC远程更新系统,研究了一种远程在线更新FPGA硬件配置文件和Nios II软件可执行文件的可重构方法。通过硬件配置代码和软件可执行代码引导顺序的分析,设计了高级BootLoader,可以从任意指定地址加载应用模式映像软件代码;EPCS存储用于远程更新的工厂模式映像和多份用于天线相位控制的应用模式映像;采用自定义的CAN应用层协议,用于传输及校验数据,保证了传输的可靠性。实验验证了方案的可行性,系统可进行多份配置程序的自由切换;即使远程更新失败,FPGA也能自动加载工厂模式映像,提高了系统安全性和可靠性。     

基于变换声学的角反射器的设计*

基于超材料的新型声学器件是近年来的研究热点,变换声学为这些新型声学器件的实现带来了可能。该文提出了一种基于变换声学的声反射器模型的设计方法。通过简单的线性映射,该声反射器具有均匀而各向异性的参数。利用Biot流体等效介质理论,通过周期分层结构可以对该反射器进行实现。仿真结果显示,在一定角度范围内,该反射器可以将声波按照入射方向进行反射,同时也验证了该结构的宽频有效性。     

X波段极化可重构高功率微波辐射器仿真设计

为了提高高频段高功率微波反射面天线的馈电效率,同时使波束波导馈线更加紧凑,提出一种新型的X波段极化可重构高功率微波辐射器结构。通过波纹喇叭辐射器产生准高斯的HE11模辐射,采用双相位修正镜组成的波束变换系统实现将准高斯波束转换为电场分布更为均匀的平顶波束或其余期望分布的波束,平顶分布的输出波束可使得馈源在相同介质窗尺寸下获得更高的功率容量,同时实现了波束传播方向的90转弯;此外采用双圆极化栅网的级联组合,实现了对输出波束极化特性的调变。通过全电磁波仿真分析验证了该辐射器的设计思路。     

角量控制的激光天线设计

在多环检测系统理论的基础[4,5]上,通过对激光天线单镜和双反射镜的高斯光束的传播规律和双镜距控制光斑稳定不变的实验数据[1,2],来进行激光天线的设计。设计采用了高斯光束控制入射光束的光腰位置,对天线副镜和主镜的入射角、反射角和天线发散角的控制方法,设计了天线的副镜和主镜的曲率半径、焦距和直径,达到了光斑保持的目的。计算公式简单,使用方便,计算公式和实验测定的数据误差在工程设计要求的范围以内,适合工程设计的需要。     

神奇的等离子体天线

正天线是发射或接收电磁波的装置,是无线电设备与外界联系的桥梁与纽带,直接决定无线电设备的功能是否能正常发挥。没有天线,我们无法使用手机、看电视、听广播和玩遥控玩具,日常生活将会遇到很多问题。而天线对于军事装备则更加重要,在战争中掌握了电磁波的主动权,不仅有效保护自己还能有力打击敌人,从而取得胜利。     

神奇的等离子体天线

 天线是发射或接收电磁波的装置，是无线电设备与外界联系的桥梁与纽带，直接决定无线电设备的功能是否能正常发挥。没有天线，我们无法使用手机、看电视、听广播和玩遥控玩具，日常生活将会遇到很多问题。而天线对于军事装备则更加重要，在战争中掌握了电磁波的主动权，不仅有效保护自己还能有力打击敌人，从而取得胜利。     

宽带W波段Flaps天线仿真与设计

设计了一种结合了"十"字和圆环的新型宽带W波段Flaps(Flat Parabolic Surface antenna)天线单元。相比于传统的单层Flaps天线单元,新型单元能获得更宽的相位范围且相移精度更高,能有效拓展天线的带宽。利用这种单元设计了94 GHz的单层Flaps天线,仿真结果显示了较好的带宽性能和方向性,中心频率处增益18.2 dBi,在10.6%的带宽内增益下降小于1 dB,实现了较好的宽带性能,为单层W波段Flaps天线的设计提供了一种新途径。     

宽带W波段Flaps天线仿真与设计

设计了一种结合了十字和圆环的新型宽带W波段Flaps (Flat Parabolic Surface antenna) 天线单元。相比于传统的单层Flaps天线单元,新型单元能获得更宽的相位范围且相移精度更高,能有效拓展天线的带宽。利用这种单元设计了94 GHz的单层Flaps天线,仿真结果显示了较好的带宽性能和方向性,中心频率处增益18.2 dBi,在10.6%的带宽内增益下降小于1 dB,实现了较好的宽带性能,为单层W波段Flaps天线的设计提供了一种新途径。     

大气压微波等离子体炬的仿真设计与实验

设计了一个低成本、高稳定性的基于BJ22矩形波导的微波等离子体炬源。整个系统由1～10 kW主频2.45 GHz的磁控管微波功率源、环形器、调谐器和微波反应腔体组成。通过特殊设计的调谐装置,在气体喷嘴处产生高幅值的电场强度,使工作气体电离形成大气压开放式微波等离子体炬。对影响电场强度的几个关键因素进行了仿真,得出各个参数对场强的影响规律;根据仿真参数设计了微波反应腔体,该系统可以在大气压下激发和维持开放的稳定氩气、氦气、氮气和空气等离子体炬。对等离子体炬的基本特性和基本参数进行了研究,验证了设计参数的正确性,讨论了其可扩展性及潜在的工业应用。     

大气压微波等离子体炬的仿真设计与实验

设计了一个低成本、高稳定性的基于BJ22矩形波导的微波等离子体炬源。整个系统由1～10 kW主频2.45 GHz的磁控管微波功率源、环形器、调谐器和微波反应腔体组成。通过特殊设计的调谐装置,在气体喷嘴处产生高幅值的电场强度,使工作气体电离形成大气压开放式微波等离子体炬。对影响电场强度的几个关键因素进行了仿真,得出各个参数对场强的影响规律;根据仿真参数设计了微波反应腔体,该系统可以在大气压下激发和维持开放的稳定氩气、氦气、氮气和空气等离子体炬。对等离子体炬的基本特性和基本参数进行了研究,验证了设计参数的正确性,讨论了其可扩展性及潜在的工业应用。     

卫星角反射器有效衍射区域的研究

本文基于角反射器的几何结构模型,采用矢量形式的折反射定律,推导了在不同入射条件下有效衍射区域的数学表达式.通过数值模拟的方法分析了有效衍射区域的变化规律,以及该规律对远场衍射光强空间分布的影响.结果表明,随着光束入射角的增加,有效衍射区域逐渐减小,进而导致角反射器衍射强度发散程度增加.光束方位角的引入不会改变有效衍射区域的形状和衍射强度的总能量,而只会使其各自分布旋转方位角的大小.在不考虑大气效应的情况下,根据不同入射条件对应的衍射强度分布,并结合速差补偿理论,提出了一种全新的角反射器口径设计方法.     

激光天线设计与光斑保持的角量法原理

为了满足船舶激光多环检测和自动跟踪目标多环补偿技术匹配天线的需要,用简便的角量法设计了激光天线.通过三次代数方程进行天线主镜和副镜的设计,并通过检测误差信号对角量的控制来调节主、副镜的双镜距以达到激光传播过程中光斑保持稳定不变.设计原理与实验数据符合,适用于工程应用.     

表面等离子体激元学：可重构型耦合

最近研究人员证实了一种可重构的单向耦合方案。这种方案可用于激发金属表面的电子集体振荡,形成所谓的“表面等离子体激元”。英国伯明翰大学ZhangShuang教授研究组人员在一层金属膜上实现了自由空间光子与这些表面状态之间的高效可控耦合。     

X波段超宽角扫描相控阵天线设计

为了实现X波段超宽角扫描,提出一种新型的紧耦合阵列天线单元设计,并结合等效电路分析优化天线参数。采用集成式Marchand巴伦馈电,可以实现偶极子与巴伦共基板印刷,进而减小天线的重量与成本。阵列口径上方加载垂直寄生覆层及水平单层电介质板,两者共同作用以改善宽角扫描时阻抗变换。仿真结果表明该天线可实现X波段（8～12 GHz）E面80°、H面70°的扫描角,且有源驻波比小于3。该天线结构简单紧凑,易于加工制作。     

可重构光分插复用器的设计与实现

研究了基于光纤光栅光开关的可重构光分插复用器（ROADM）的设计和实现.提出了一种光纤光栅准直器的结构,由光纤光栅准直器组成的光纤光栅光开关真正实现了光纤光栅与光开关合二为一的结构.以光纤光栅光开关为核心模块,制作了一种ROADM,该器件结构更紧凑,体积更小.通过对样机的测试和系统仿真,结果证明了此种结构的ROADM符合设计标准,具有较高的性能,而且结构简单,操作方便.此外,该ROADM制作过程难度小,器件成本低,适合批量生产.     

基于固态等离子体的可重构双功能超材料极化转换器

基于施加偏置电压后固态等离子体（SSP）可以在金属态或介质态之间进行切换的特性,设计了一种基于SSP材料的可重构双功能超材料极化转换器。研究结果表明,当SSP为金属态时,所设计的超材料极化转换器可以在较宽的频率范围内实现反射式线–线极化转换,转换效率超过98%。当SSP为介质态时,所设计的超材料极化转换器工作在透射模式下,此时可以实现透射式线–圆极化转换。通过表面电流分布解释了极化转换的物理机理;通过改变结构参数,研究了SSP处于金属态和介质态时的极化转换性能,证明了所设计的基于SSP的超材料极化转换器不仅具有可重构的极化转换特性,而且对结构参数的轻微变化能够保持良好的鲁棒性,有利于实际制作和实验验证。此外,入射角度的轻微变化,对两种状态下的极化转换特性不会产生大的影响,也满足实际需求。所设计的超材料极化转换器不仅可以满足不同工作模式、不同转换性能的应用需求,而且在通信、传感和成像方面具有潜在应用前景。