分布式阻抗末端加载的TEM喇叭天线设计

基于功率容量和口径匹配扩展低频工作带宽两方面的考虑,设计了一种具有分布式阻抗末端加载结构的超宽带TEM喇叭天线。首先,对渐变式同轴-平板的巴伦结构进行了优化设计,扩展了馈电结构的工作带宽,提高了馈电效率;其次,对指数型TEM喇叭天线末端进行了分布式阻抗的匹配设计,其端口特性和辐射特性均得到了明显改善,并采用功率方向图和能量方向图对天线的辐射效果进行评估。实验结果表明,相对于指数型TEM喇叭天线,加载分布式阻抗匹配末端结构后,天线低频带宽展宽了330 MHz,天线主轴辐射电场峰峰值提高了10%,馈电效率提高了17%。

不同渐变方式的喇叭结构对电-磁振子组合型超宽带天线特性的影响

电-磁振子组合型超宽带(UWB)天线的物理结构包括3部分:天线的馈电系统、TEM喇叭辐射单元和电流环辐射单元。采用CST MICROWAVE STUDIO电磁场数值计算软件,对该组合型天线的结构与端口S参数和时域辐射特性的关系进行了分析。仿真结果表明:当TEM喇叭辐射单元和电流环辐射单元由3段金属板构成时,天线的端口S参数较小,主轴辐射功率较大,方向性较好。

复杂地形下罗兰-C信号模拟器软件设计

针对罗兰-C信号幅度、二次相位延迟和形变等重要参数与地面电参数和地形起伏密切相关,设计开发了基于复杂地形下的罗兰-C信号模拟器。通过采用积分方程方法计算出不同频点下的地波衰减因子,与标准信号在频域内相乘,经离散傅里叶逆变换(IDFT)、电文编码和脉冲调制后,生成了包含地面电参数、地形信息和时间信息的实际接收信号。实验以贺县(发射台)至西安(观测点)为例,相对于均匀光滑路径,结果为实际信号的幅度降低了1.47 dB,二次时延增加了0.407μs,信号展宽了约1.5μs。实验结果表明,基于复杂地形的罗兰-C信号模拟器可为罗兰-C接收设备的研制、调试、检测和维修提供更接近实际传输路径的导航信号。

电-磁振子组合型超宽带天线数值分析

采用CST MICROWAVE STUDIO电磁场数值计算软件,对电-磁振子组合型超宽带(UWB)天线结构参数与天线性能之间的物理关系进行了分析。电磁组合型天线的物理结构包括三部分:天线的馈电系统、TEM喇叭辐射单元和电流环辐射单元。激励源采用高斯脉冲,边界为6层理想吸收边界(PML6)。仿真结果表明:组合天线的外导体屏蔽和电流环分别改善了不同频带内的端口参数;当电流环周长(105 cm)约等于天线尺寸(50 cm)的2倍时,天线的反射能量较小,端口参数曲线平坦;天线的物理尺寸决定其辐射带宽,尺寸越大,低频辐射特性越好。

TEM喇叭天线低频辐射分析与天线设计

在超宽带TEM喇叭天线的设计中,如何改善天线的低频性能是目前研究的关键问题。通过分析天线的阻抗渐变特性与时域辐射特性,设计了一种新型TEM喇叭天线,解决了天线末端反射的问题,提高了天线低频性能。与传统的TEM喇叭天线相比,新型TEM喇叭天线在全频段减小了方向图后瓣,提高了低频时天线辐射主轴增益,拓展了低频带宽。验证实验表明,该天线带宽为160 MHz^2.5 GHz,180 MHz主轴增益2.3 dB,全频段方向图后瓣小于-2 dB,尺寸为48.5 cm×38.1 cm×35 cm,同时兼顾了天线的小型化与低频带宽。

高性能罗兰-C接收天线设计

为了提高罗兰-C磁天线的接收能力,设计了一种顺接串联多层线圈的磁天线。理论推导了顺接串联多层线圈磁天线的信噪比和灵敏度,最终设计的磁天线大小为150 mm×150 mm。远场测试接收到了较高信噪比的罗兰-C信号,在相同信号调理电路条件下,与单层单组线圈的磁天线相比,顺接串联多层线圈的磁天线接收到3.47 V的电压信号,且信噪比高达30.87 dB,灵敏度和信噪比分别提高了82.42%和63.20%。顺接串联多层线圈磁天线提高了罗兰-C磁天线的灵敏度和信噪比,对罗兰-C系统在定位方面的应用具有重要意义。

基于北斗一代卫星导航系统的用户机实现

基于我国自主研制的北斗一代卫星导航通信系统,研制了一种具有卫星通讯功能和定位功能的用户机系统,可实现双向短报文通讯。它的主要特点是实现了"一线通"功能,即通过一根高频电缆实现了用户机中收发机与天线之间的信息通信。

S／L波段收发系统射频前端设计与实现

本文设计了一种应用了北斗一代卫星收发机的射频前端,它主要完成三方面功能：一是接收单元对天线和低噪声放大器的卫星信号进行放大、滤波和下变频处理,以产生满足后续AD转化单元输入要求的中频信号;二是时钟单元提供一个稳定的时钟信号,以供后续信息处理单元使用;三是发射单元完成基带信号对载波的调制,将其变为通带信号。

具有3~5μm宽带光吸收特性的超导纳米线单光子探测器设计

与成熟的近红外波段设计相比,3~5μm波长范围内较低的光子能量对于超导纳米线单光子探测器(SNSPD)宽带光吸收特性设计提出了更高的要求。为此,提出了一种中红外波段SNSPD宽带光吸收特性设计方法。以加载SiO_(2)/Au反射腔的超窄纳米线结构SNSPD为例,在通过优化上下腔3层介质层厚度实现2个目标波长处阻抗匹配的基础上,引入介质层总厚度与谐振波长之比作为评价每个谐振波长处带宽特性的指标,更好地取得了阻抗匹配精度与带宽特性之间的平衡,从而达到了双宽带耦合谐振以拓展总体吸收带宽的目的。数值结果表明,所提SNSPD在2928~4856 nm波长范围内对电场分量平行于纳米线的入射光能够吸收至少50%。

基于非对称法布里-珀罗腔结构的3~5μm高光吸收率超导纳米线单光子探测器优化设计

与特定波长处的高吸收率设计不同,3~5μm宽波长范围内超导纳米线单光子探测器的光吸收设计需要更好地兼顾吸收率的峰值大小和带内平坦度。为此,一方面采用超窄NbN纳米线/SiO_(2)腔/分布式布拉格光栅(DBR)来构建基于非对称法布里-珀罗(F-P)腔结构的正面对光器件初始模型;另一方面将SiO_(2)腔、DBR的高折射率层和低折射率层这3个厚度作为优化对象,以3~5μm波长范围内光吸收率的最小值作为优化目标,使用粒子群算法对初始模型进行优化。结果显示,相比于上下腔双谐振波长耦合的思路,基于非对称F-P腔结构并采用了高折射率差DBR的单层NbN纳米线探测器设计,在目标波长范围内光吸收率的最小值提高了40.2%,带内平坦度提高了59.2%。在此基础上的双层NbN纳米线探测器结构不仅可以进一步提高光吸收率的最小值,而且可以在不追求特定波长处高吸收率的情况下将吸收率的最大值提升至0.97以上,达到与双谐振波长耦合方法相当的水平。