Numerical Simulation of Near Field Characteristics for Lens Antenna by Hybrid FDTD-PWS Method

An efficient hybrid Finite-difference time- domain （FDTD） method and Plane wave spectrum （PWS） method is presented to analyze the near field characteristics of lens antenna. Firstly, the aperture plane field distribution is obtained by the FDTD method. Secondly, the PWS method is employed to calculate the near field distribution from the knowledge of the aperture plane field distribution. In order to demonstrate the accuracy of the proposed method, a lens antenna at Ka band is designed and fabricated as an example. For comparison, a horn an- tenna and a lens antenna without outer lens are simulated to evaluate differences among the lenses on focusing prop- erties. And the focal plane field is measured by the Planar- near-fields （PNF） method. It is found that the results obtained by the FDTD-PWS method are in good agreement with the experimental data after the probe compensation.     

龙伯透镜天线及其应用

伯透镜天线（Luneberg Lens）由R．K．龙伯（R. K．Luneberg）于1944年提出．距今已有超过60年的历史。经过工程技术人员的不断更新和改良，现在这项电介质透镜天线技术被广泛用来制造低成本、高增益和易于操作的微波天线，主要应用于移动接收站对卫星的跟踪等方面。     

毫米波低副瓣赋形介质透镜天线设计

通过对介质透镜赋形,把初级馈源方向图转变为透镜口径面上所需的场分布函数,便可获得所需要的各种波束。本文给出了一种基于几何光学的简单而实用的透镜赋形方法,通过赋形能实现介质透镜天线低副瓣的要求。     

点聚焦透镜天线焦斑附近波长延长

利用简易装置搭建“测量线”系统,采用驻波法测量了点聚焦透镜天线焦斑附近轴线上不同位置处的波长λF,与自由空间中的波长λ0相比,找出λF随轴向距离变化而变化的关系,并对该变化进行定性分析。通过对2种点聚焦透镜天线的测量,发现焦斑附近的波长λF较之自由空间中的波长λ0有0~5%的延长,且延长量随离焦点距离的增大而减小。最后对测试系统的精确度和误差源进行了分析。     

几种常见星载有限扫描天线的方案比较

本文对应用于同步轨道的几种常见星载有限扫描天线（相控阵馈电的共焦双透镜天线、相控阵馈电共焦双反射面天线、组合馈源激励的双反射面天线和直射相控阵天线）所需单元或馈源数目进行比较,结果发现：在服务区不出现栅瓣条件下,它们所需的单元或馈源数目基本上是一样的。这一结论对星载有限扫描天线方案的选取有着非常重要的指导意义。     

面向毫米波透镜阵列的FNN天线选择算法

为了减少毫米波大规模多输入多输出( Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统在数据传输过程中所使用的射频链数目,解决高硬件成本和高功耗的问题,可以将透镜天线阵列作为一个实际有效的解决方案部署在毫米波MIMO系统的基站端.利用透镜天线阵列具有基于方向的能量聚焦特性,对透镜阵列进行天线选...     

基于相位梯度超表面的高增益透镜天线设计

针对汽车雷达系统对长距离目标探测需求,完成了一款小尺寸、高增益的透镜天线设计。通过相位梯度超表面结构对透射电磁波的相位进行补偿,将馈源辐射的准球面波变换为准平面波,从而实现天线增益的显著提高。仿真结果表明设计的超表面结构对垂直入射的平面波具有良好的聚焦效果,透镜天线的平面尺寸仅为14.4 mm×14.4 mm,在77～81 GHz频率范围内天线的增益均大于17.5 dB,最大增益能够达到18.25 dB。与未加载超表面的天线相比,该天线的增益在工作频率范围内平均提高了约10 dB。与其他车载雷达天线相比,该天线尺寸更小,结构更加简单,能够更好地集成在车载雷达系统电路中。     

改进型COBRA透镜天线的设计

 设计了X波段COBRA透镜型天线,利用电磁波在不同介质传播速度的差异,通过放置于圆锥喇叭口径处不同厚度的介质透镜改变TM₀₁模不同扇区的相位,从而改变TM₀₁模在普通喇叭口径处的轴对称分布,将轴对称的口径场分布转换为线对称,进而实现线极化或圆极化的轴向辐射。通过添加匹配介质,减小介质对微波的反射和驻波特性的影响;延伸喇叭到透镜边缘,使移相过程在波导内完成,有效地控制了电磁场模式。天线增益在中心工作频率为9.3 GHz时为19 dB,口径效率25%,辐射效率大于90%,反射系数小于1.3,轴比小于2 dB, 3 dB相对带宽大于30%,几乎可以覆盖整个X波段。     

一种基于超表面的低剖面宽带透镜天线

提出一种新型的基于超表面的低剖面宽带高增益透镜天线,该透镜采用宽带的电偶极子天线作为馈源,设计中心频率工作在10 GHz.针对超表面透镜在不同位置的折射率的需求,同时提出了一种新型的非谐振超材料单元,该单元由三层介质板组成,中间一层是印有十字形带状线的双层印刷板.通过改变上下两层介质的介电常数,可以达到不同的折射率变化范围,从而实现透镜的中间层和阻抗匹配层对折射率的需求.所提出的透镜天线设计方法可以获得21 dBi的最高增益以及58%的-10 dB阻抗带宽.更重要的是所提出的具有高折射率的超材料单元可以实现只有0.32λ₀的透镜厚度,大大减小了透镜的剖面.最后进行了加工实验,对所提出的方法和仿真结果进行了验证,实验结果表明,透镜天线的实测带宽、方向图和增益都与仿真理论结果有较好的吻合度.     

基于优化BM3D的毫米波大规模MIMO信道估计

针对毫米波大规模多入多出系统在射频链路数量有限时,波束域信道估计是一个有挑战性的问题,提出一种基于优化BM3D的信道估计方案。利用基于三维透镜的多入多出系统信道矩阵可被视为二维自然图像的结构特性,将图像重构技术融入信道估计。BM3D 是目前最精确的图像去噪算法之一,通过块匹配实现分组,利用三维变换域的收缩完成协同滤波。考虑信道的稀疏特性和路径的聚类特性,对BM3D算法进一步优化以提高性能。仿真结果表明,提出的优化BM3D方案在所有考虑的信噪比区域均能取得令人满意的信道估计精度。