【摘 要】
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本文在圆形贴片微带天线的基础上,利用简并模分离单元微扰技术和PIN二极管,提出一种可在圆极化和线极化状态之间切换的极化可重构天线.基本辐射单元采取圆形贴片,馈电形式采用背部同轴馈电,分离单元的作用可以使天线形成圆极化状态,通过控制四组PIN二极管的通断状态,可以实现该微带圆形贴片天线极化状态重构.通过一系列的HFSS仿真,结果表明该天线可以在左/右旋圆极化和线极化三种极化状态之间切换,具有良好的极
【机 构】
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厦门大学电磁声学研究院,厦门361005 厦门大学电磁声学研究院,厦门361005;电子信息系统复
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本文在圆形贴片微带天线的基础上,利用简并模分离单元微扰技术和PIN二极管,提出一种可在圆极化和线极化状态之间切换的极化可重构天线.基本辐射单元采取圆形贴片,馈电形式采用背部同轴馈电,分离单元的作用可以使天线形成圆极化状态,通过控制四组PIN二极管的通断状态,可以实现该微带圆形贴片天线极化状态重构.通过一系列的HFSS仿真,结果表明该天线可以在左/右旋圆极化和线极化三种极化状态之间切换,具有良好的极化重构特性.
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满足交叉极化和副瓣电平约束条件下的阵列天线波束赋形问题是一个高度非线性的非凸问题,传统的优化方法难以求解.将该问题转化为一个半正定松弛(SDR)问题,从而可以有效求解.运用将该方法,对一个非均匀间距的16元微带天线阵列进行有源方向图综合,在满足预设的副瓣和交叉极化约束条件下实现了期望的波束赋形效果.
在基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技术的基础上,设计了一种具有垂直极化辐射特性的微带准八木天线.该天线将SIW作为馈电和激励单元,利用介质板上下两面的微带贴片构成引向器,实现了垂直极化辐射特性.仿真结果表明,该天线辐射垂直极化波,相对带宽为13.5％.加工制作了天线实物并进行了测试,实测与仿真结果吻合较好,验证了该方法的有效性.
本文提出了一款三频段的印刷单极子天线,结果满足了WIMAX(3.5GHz),WLAN(5.2GHz,5.8GHz)频段的应用要求.该天线由复合左右手单元和一个U枝节组成.经过在HFSS中仿真与优化,该天线具有简单的结构,能够实现小型化,多频段,以及更加容易由50欧姆微带线馈电.
本文采用分形技术,渐变微带馈电,以及梯形地板设计了一款适于5G通信技术且能覆盖整个厘米波段的小型化超宽带天线.仿真结果表明:天线的VSWR在3GHz—32GHz的频段上小于1.7.天线的E面方向图基本呈八字形,H面方向图基本呈全向性.整个天线的尺寸为19.12mm×19.12mm.
接收整流天线是微波无线能量传输系统的核心,主要由接收天线、低通滤波器、整流电路和匹配电路等部分组成.本文采用GaAs晶体管芯片设计了整流电路及整流天线阵,实现了大功率条件下高效整流.在发射天线与整流天线阵距离0.4m,输入功率10W,负载为50Ω时,输出直流功率达2.28W.本文所设计的整流电路及整流天线阵具有较大的应用前景.
本文设计了一种基于集成波导耦合器的双圆极化天线,该天线利用SIW-CPW耦合器两SIW输出端90°的相位差以及贴片天线的辐射性能,最终实现了圆极化的功能.同时由于输入端的不同,两输出端的相位超前或滞后90°,由此可以实现双圆极化的功能.结果表明,所设计的天线在19.7-23.2GHz内具有良好的电性能.
本文利用同一个复杂单元的不同部分与不同频率的入射电磁波发生谐振,设计了一种单层宽频带超材料吸波体,并将其用于低雷达散射截面(radar cross section,RCS)微带天线的设计.该吸波体厚度仅为0.01λ,利用电磁仿真软件AnsoftHFSS15进行仿真分析,该吸波体的FWHM为2.4GHz(13.9GHz-16.3GHz),在15.82GHz处吸波率达99.7％.将该吸波体结构与微带天
本文采用介质物理光学法计算电大介质目标的电磁特性,传统矩量法在处理电大介质问题时需要进行体剖分,未知数个数大,对计算机资源要求高,计算速度慢;本文方法与之相比内存需求低,计算速度快.作为算例,本文计算了介质平板对平面电磁波的雷达散射截面(RCS),结果与矩量法结果吻合较好,从而验证了该方法的正确性和有效性,并以介质双圆环为算例展示了算法在计算电大介质目标的能力.
单站RCS计算问题一直是计算电磁学的难题之一。本文采用自适应交叉近似方法(ACA)与多层快速多极子算法(MLFMA)相结合的方法来求解了二维单站RCS问题.对于多个单站角度计算得到的激励矩阵采用ACA方法进行低秩压缩,减少了实际矩阵方程迭代求解的次数.双层ACA技术利用低秩矩阵压缩分解的高效性和可并行性,降低了计算复杂度.数值计算表明:该方法相对于传统的单站计算方法具有较大的优越性.
本文采用了谱域分析方法对频率选择表面进行分析.文中通过对纵向传播常数、媒质层特性阻抗及特性导纳的推导,得到该结构的谱域格林函数;文中利用谱域矩量法得到的矩阵方程,并采用了LGMRES-FFT加快矩阵方程的求解速度.计算了十字型频率选择表面结构,并与Ansoft Designer仿真结果进行了比较,验证了本文方法的正确性及计算效率.