L波段高功率波导缝隙阵设计与数值模拟

设计了一种基于宽边纵缝驻波阵的高功率射频微波辐射系统,系统由四路矩形波导以及聚四氟乙烯天线窗组成。天线内采用真空绝缘实现天线高功率容量,天线窗真空侧采用周期刻三角槽技术抑制高功率微波介质表面击穿。在波导缝隙阵与天线窗之间设计支撑板,除支撑天线窗外还可抑制表面波电流。采用HFSS数值模拟软件对辐射系统进行了优化设计。数值模拟结果表明,设计的辐射系统在频率为1.575GHz时,增益为22.7dBi,天线口径效率为98.3%,反射系数为-25dB,带宽达到5%,带宽内天线增益波动小于等于0.4dB、天线口径效率大于等于98%、主瓣指向偏差小于等于1.2°。系统功率容量达到1.92GW。

高功率微波波导缝隙阵宽角扫描特性研究（英文）

波导间缝隙的互耦会严重降低高功率微波宽边纵缝波导缝隙阵的宽角扫描能力。设计了一L波段高功率宽边纵缝波导缝隙阵,在阵列波导间设计扼流槽结构抑制缝隙互耦。数值模拟结果表明,没有扼流槽结构的阵列波束扫描增益下降3dB的角度为24.7°,具有扼流结构的阵列扫描增益下降3dB的角度为33°。同时扼流结构还可以明显改善阵列的有源反射系数,有扼流结构的阵列有源VSWR≤3的带宽为6.6%,而没有扼流结构的阵列有源VSWR≤3的带宽为5.0%。数值模拟结果还表明,波束扫描时(扫描角35°),阵列功率容量可达到957 MW,比阵列无波束扫描时(1.008GW)稍低一点。

大型波导缝隙阵辐射特性的快速分析

针对矩量法分析大型波导缝隙阵时矩阵填充和方程求解速度慢的问题,本文首先给出了负载均衡的并行计算方案,解决了阻抗矩阵填充非常慢这一困难,接着提出了一种新的—“缝隙邻居”预条件方法,因其具有从物理上将基函数之间的近场作用充分考虑到预条件矩阵中的优点,故可将典型共轭梯度法求解矩量法分析缝隙阵所得矩阵方程的收敛速度提高了约一个数量级,从而实现了大型缝隙阵列的快速仿真.数值实例表明本文方法的高效性和准确性.

Taylor分布的矩形波导缝隙阵分析

分析了Taylor分布的矩形波导缝隙阵 ,给出了方向性函数及方向图 ,编制了分析软件 。

大型波导缝隙阵与天线罩的一体化高效精确分析

针对带罩大型波导缝隙阵的辐射特性分析,基于并行区域分解合元极算法,提出一种多区域的精确高效算法.将每根波导缝隙天线以及天线罩实体目标作为一个有限元计算区域,各区域之间通过基于各区域表面的边界积分方程进行耦合,并于天线罩内部应用区域分解技术来降低计算资源实现高效计算.与传统单区域合元极的数值结果比较验证了该多区域方法的精确高效性,还计算分析了带罩大型波导缝隙阵的频域辐射特性.

毫米波多分区单脉冲波导缝隙阵天线的设计

设计了一种毫米波多分区单脉冲缝隙阵天线。通过多分区拓展了天线的驻波带宽,通过阵面近场分布优化来消除分区短路板对方向图的影响,实现了超低副瓣。设计了一个28*28的圆口径单脉冲缝隙阵天线,仿真结果表明天线驻波带宽600MHz(VSWR<1.3),副瓣电平中心频率-34.9dB,带宽内-30dB。

舰载波导缝隙阵的FDTD全波分析

本文在深入研究了时域有限差分算法(Finite-Difference Time-Domain,简称FDTD)和局域导波端口加载的基础上,对舰载波导缝隙阵进行了全波仿真分析,并利用远场外推的方法计算获得了该阵列天线的辐射增益(Radiant Gain,简称RG).计算结果表明本方法具有很好的计算精度,在不同工作频率的仿真条件下均与商业软件的计算结果吻合很好,验证了该方法的通用性和有效性,为进一步进行含有舰体的并行全波仿真提供了可能.

共口径双波段波导缝隙阵列天线设计技术

通过对共口径双波段天线的研究,提出了一种新型共口径双波段波导缝隙阵列天线设计方法。该方法适用于设计由工作于不同波段的两个脊波导缝隙阵天线同层间隔排布组成的高性能天线,特别适用于小型双波段雷达天线设计。详细描述了如何减弱两个波段相互干扰对天线性能的影响。最终通过一个Ku/Ka共口径双波段波导缝隙阵列天线设计与测试,其测试结果与仿真结果吻合度高,验证了设计方法的正确性。

一种用于FOD检测系统的V波段波导缝隙阵列天线

提出了一种适用于跑道异物(Foreign Object Debris, FOD)检测系统的V波段波导缝隙阵列天线。所提出的阵列天线工作频带为74~79 GHz,阵面包含2 048个单元。天线采用多模波导缝隙阵列天线形式,并设计了波导功分网络,具有高增益、低剖面等优良特点。天线整体结构厚度10 mm以内,辐射效率50%以上。天线的实测结果表明,理论结果和测试结果吻合,具有较高的工程实用性。

基于HFSS-API和遗传算法的波导缝隙阵列天线优化设计

本文设计了一种X波段波导窄边倾斜缝隙行波阵。根据指标要求,首先结合泰勒分布并使用AnsoftHFSS仿真软件提取缝隙导纳参数,并选取合适的方式对缝隙电导函数进行拟合,得到了阵列的初始模型。为了满足设计指标要求,结合HFSS-API和遗传算法,利用MATLAB软件实现了对阵列副瓣电平的自动优化。优化结果表明,该阵列在9.4～9.6GHz频带内,副瓣电平小于-27dB。

智能优化算法在波导缝隙阵天线设计中的应用

在工程应用中,往往需要定向性好,副瓣更低的天线,传统的设计不能很好的满足应用,需要根据指标要求对缝隙阵天线的设计方法进行优化,智能进化算法要解决的就是最优化问题。把智能优化算法应用于波导缝隙阵天线的设计,实现特定尺寸内毫米波波导缝隙阵天线的低副瓣设计,由Ansoft HFSS仿真软件进行建模仿真,并加工制作天线样机,设计测试方法验证智能优化算法在毫米波波导缝隙阵天线设计中的有效性。

矩形波导缝隙天线阵分析

矩形波导缝隙阵天线在机载雷达上获得广泛使用。它具有体积小、重量轻、口径效率高、宽角副瓣低等特点。文中分析了矩形波导缝隙天线阵 ,给出了方向性函数及方向图 ,编制了分析软件 ,形成了方向图数据文件供通用软件调用。

窄边波导缝隙行波阵的低副瓣设计

运用HFSS对窄边波导缝隙行波阵进行仿真设计,提出一种切实可行的设计方法。在初始设计完成之后,调整缝倾角和缝深,分别使天线口面的幅度和相位分布逼近设计值,经过几次循环,最终得到了某Ku频段阵列仿真副瓣低于-38.5dB、实测副瓣低于-35.5dB的结果。

一种窄边波导缝隙行波阵天线抑制交叉极化的新方法

提出一种抑制交叉极化的新方法,通过调整天线与地板的间距,使得交叉极化反射波与直射波相消,从而达到抑制交叉极化的目的。这种方法克服了传统方法的弊端,具有结构简单、实现方便、交叉极化抑制效果良好且对主极化方向图影响小的优点。理论分析、仿真结果与实测结果取得了一致。最终将交叉极化电平降低了6dB,证明了该方法的正确性和有效性。

大型波导纵缝阵列天线的分析与设计

本文利用矩量法和等效网络法对矩形波导宽边纵缝阵列进行了精确的理论分析，严格计算阵中缝隙的内部和外部互耦，并利用等效网络法提取阵中缝隙的等效导纳特性。在此基础上，提出模型阵列和模型缝隙的大型波导缝隙阵的设计方法．理论结果与实验比较吻合。

2.45GHz大功率矩形波导宽边缝隙天线阵的设计

本文根据波导缝隙天线和谐振腔理论,设计了一种2.45GHz大功率矩形波导宽边偏置纵向缝隙天线阵,利用HFSS软件对结构进行仿真优化。研究表明,设计天线在2.45GHz谐振频率处具有较均匀的电磁场分布。此天线阵可应用于工业微波加热中。

一种两维单脉冲波导宽边缝隙阵设计的新方法

对传统的两维单脉冲波导宽边缝隙阵设计方法进行改进,推导出辐射缝隙电导与偏移距离的简化公式,以确定二者之间的关系,并提出"近场相位调试法",以确定辐射缝隙谐振长度与偏移距离的关系以及高次模影响下耦合缝隙谐振长度与倾角的关系,据此即可确定"缝隙电导函数"。仿真和实测结果相一致,从而证明了所用方法的有效性。

脉冲宽度对高功率微波阵列天线辐射特性的影响

为了研究馈入脉冲波形的脉冲宽度(脉冲半高宽)对高功率微波阵列天线辐射特性的影响,以L波段(1.575 GHz)高功率微波波导缝隙阵列天线为例,首先从理论分析、数值仿真方面研究不同馈入脉冲波形脉宽对阵列天线辐射增益和辐射脉冲脉宽的影响,然后根据仿真模型加工制作了一款由4根波导组成的宽边纵缝阵列天线,并将波导缝隙阵列天线结合功分网络与吉瓦级微波源(高功率微波磁控管)连试,开展了高功率微波辐射实验。数值仿真结果表明,当馈入的L波段微波脉冲脉宽约为10 ns时,阵列天线辐射增益比连续波馈入时的增益减小2.2 dB,脉宽展宽2.6 ns;当馈入脉冲波形脉宽约为15 ns时,阵列天线时域增益比连续波馈入时的时域增益减小1.5 dB,脉宽展宽1.9 ns。高功率微波实验结果表明,与辐射场脉宽为9.6 ns的高功率微波相比,辐射场脉冲脉宽为15.65 ns的高功率微波功率密度提升了3.1 dB。

新型双极化波导缝隙天线研究

传统的双极化波导缝隙天线阵每种极化方式交叉极化都较差,极化端口隔离度不高,尤其是垂直极化波束在进行大角度扫描时,容易出现二次副瓣。针对上述情况,文中介绍了一种新型的双极化波导缝隙阵天线阵,水平极化天线采用非倾斜窄边缝波导缝隙天线阵,垂直极化天线采用非对称脊波导宽边开缝波导缝隙天线阵。通过对该新型双极化波导缝隙阵进行仿真分析和试验研究,发现该组阵方式较大改善了2种极化方式的交叉极化,有效提高了2种极化天线之间的隔离度,可实现宽角扫描,较大改善了整个阵面的性能,具有较好的工程实用性。

波导宽边辐射缝隙的全波分析

使用时域有限差分法 (FDTD法 )对矩形波导上单个辐射缝隙的特性进行了严格分析 ,得出在不同缝隙偏置、缝隙宽度和波导壁厚条件下缝隙的谐振长度、散射参数以及等效归一化导纳等特性 ,并对‘谐振状态’的定义做了讨论 。