基于载体环境的宽带微带天线设计与分析

为确保航天环境下载体内的微带天线性能满足通信系统要求,采用多层和多模技术设计了单开槽WiFi频段的宽带微带天线,重点对载体及环境因素下宽带微带天线的性能进行仿真验证,同时分析了对天线性能的影响,并采用迭代补偿方法进行了性能修正。仿真分析结果表明:提出的迭代补偿方法对微带天线性能可以进行有效的校正;实物验证结果表明:载体内的微带天线性能稳定,满足工作频带要求。

一种轴线倾斜的圆锥对数螺旋天线

在圆锥对数螺旋天线构建阵列时,当有效辐射区间距超过一个波长或单元辐射方向不一致时,会出现阵列天线性能下降的情况。本文提出一种轴线倾斜的圆锥对数螺旋天线,将圆锥对数螺旋天线结构连续地向一侧平移,能够在实现轴线倾斜的同时,辐射结构依旧面向z轴方向。该天线的辐射保持沿z轴方向,具有“轴线倾斜,方向图少倾斜”的特点,可以解决圆锥对数螺旋天线阵列性能下降的问题。针对倾斜圆锥对数螺旋天线的复杂结构,给出了一种倾斜螺旋线展开方法,使天线可以用柔性印制电路板工艺加工。本文设计并加工了轴线倾斜20°的倾斜圆锥对数螺旋天线,实测方向图最大偏移11.8°,验证了该天线的有效性。

基于新型宽带同轴的超短波双极化TCDA设计

为解决在VHF和UHF频段内的紧耦合偶极子阵列(tightly coupled dipole array, TCDA)天线馈电网络设计困难、不利于工程化的问题,提出一款采用新型宽带同轴馈电的具有低剖面、双极化特点的TCDA天线设计方案.该天线采用双偶极子单元结构,由二阶Wilkinson功分器和新型宽带同轴巴伦共同组成馈电网络,接地短路枝节抑制E面共模谐振,频率选择表面(frequency selective surface, FSS)层抑制H面扫描失配.通过ADS-HFSS联合进行高效的电磁仿真,结果表明,该TCDA在110~500 MHz内电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)典型值<2,±45°扫描角度VSWR典型值<2.5,剖面高度小于0.1λ_(l ow).该天线具有剖面低、易于全金属化的特点,为超短波频段TCDA的工程实际化提供了一种可靠的方法.

一种变压器巴伦馈电的超短波紧耦合阵列天线

紧耦合阵列天线(Tightly Coupled Array,TCA)具有超宽带、低剖面、宽角扫描等特点,近年来受到国内外学者的广泛关注。然而,在甚高频(VHF)、特高频(UHF)频段TCA由于馈电网络设计困难等原因现有的研究报道很少。为了填补这一空白,本文设计并测试了一款变压器巴伦馈电的TCA,利用变压器巴伦解决了单元平衡馈电困难问题,同时采用短路枝节抑制E面共模谐振,采用频率选择表面(FSS)匹配层改善宽角扫描阻抗匹配。实测结果表明,该天线在110~520 MHz频带内、±40°扫描角范围内电压驻波比<2.5,和仿真结果吻合。

强电磁脉冲电离大气三维FDTD仿真

强电磁脉冲在大气中传播时会导致大气分子电离,且电离气体又会反作用于传播的电磁波,因此是一个传播状态动态实时变化的物理过程。要准确模拟该过程需要综合考虑电磁波传播、大气电离、带电粒子运动等物理过程。为解决该问题,文中结合麦克斯韦方程、等离子体方程、磁流体动力学方程等,构建多物理场分析方程组,该方程组能够考虑强电磁脉冲传播时大气电离、扩散、附着、复合等物理效应。进而结合三维时域有限差分方法(FDTD)来构建动态仿真模型,对强电磁脉冲在大气中的传播过程进行仿真并分析其宏观大气电离效果。

导弹头共形阵的射线寻迹及UTD参数计算

本文根据微分几何原理，导出了与导弹头并形的旋转抛物面上绕射场的UTD参数的计算公式。通过拟椭球积分得到了旋转抛物面上短程线的解析式，避免了数值方法射线寻迹的复杂性，同时简化了UTD参数的计算。这些公式是UTD法计算并形阵的辐射特性和耦合特性时所必需的。

旋转抛物面共形阵单元互耦的计算

本文根据微分几何原理，从广义费马原理出发，得到了旋转抛物面上短程线的解析式，避免了数值方法射线寻迹的复杂性运用一致几何绕射理论（UTD）导出了互耦的表达式，并用近似方法（表面辐射图法（SRP）和修正表面辐射囹法（MSRP））进行了数值计算，得出了有用结果．这对旋转抛物面共形阵的分析是很重要的．

基于Laguerre多项式的边界积分方程时域求解

针对时域积分方程中存在的晚时震荡问题,介绍了基于Laguerre多项式的电场、磁场和混合场积分方程,求解了导体球和导体圆柱的时域电流分布和后向散射场以及单站RCS。结果表明,3种积分方程很好地解决了晚时震荡问题,混合场积分方程具有更高的计算精度。

预估城镇小区电波传播损耗的一种三维抛物方程算法

为城镇小区电波传播问题建立了一种三维抛物方程模型,并且用二维分部傅立叶变换方法求解。计算了几种不同地形上建筑物障碍分布的小区电波传播衰减因子,和UTD理论及数值积分方法计算出的结果吻合得比较好,从而验证该模型的有效性,同时也说明了三维抛物方程模型能更准确地反映出小区建筑物宽度对场的绕射作用,为城镇小区电波传播问题的估算提供了一种更为准确的算法模型。

介质共形顶相控阵的研究

本文在圆顶阵的基础上提出了曲面介质共形顶相控阵的新概念，其目的是增大单一平面相控阵的扫描范围以达到半空域目标搜索．文章阐述了介质共形顶相控阵的结构、介质共形顶的设计、平面馈电阵的配相和该相控阵的扫描特性等理论和实际问题，并给出了一些计算结果。它是分析和设计介质共形顶相控阵的先期工作。

计算共形阵单元互耦的新方法

本文在比较直接积分法（DIM）和表面辐射图（SRP）法的基础上，提出了用修正表面辐射圈（MSRP）的新方法来计算任意形状曲面上波导辐射单元的互耦。通过对圆柱阵单元的计算表明，MSRP法既具有DIM法的准确性，又具有SRP法的简单件，同时能方便地处理任意指向（极化）单元的互耦问题。

基于介质顶阵的到达角估计

由于介质顶对来波的发散作用,到达平面阵的波是非平面波。本文研究基于介质顶阵的到达角(DOA)估计方法。通过对采样协方差矩阵进行远场近似(FFA)处理,用高分辨特征结构技术(MUSIc算法)进行DOA估计,得到了比较好的结果。计算机模拟结果证实了该方法的有效性。

任意旋转对称面共形阵互耦的分析

本文研究了旋转对称面共形阵互耦的分析方法。文中提出了“等效环”的概念,把旋转对称面上不等元分布共形阵等效为等元分布的情形,简化了共形阵的物理模型。通过把阵的任意激励分解成与结构对称性相匹配的一组本征激励的线性叠加的方法,避免了大矩阵的求逆,大大的减少了运算量。这对于共形阵的分析和综合有重要意义。

自适应动态Meta粒子群优化算法综合多方向图共形阵列

基于全波仿真得到的广义阵元有源方向图,该文提出一种用于综合多方向图共形阵列的新方法:自适应动态Meta粒子群优化(ADMPSO)算法。在传统Meta粒子群优化(MPSO)算法基础上,定义了优势子群和非优子群的概念,并通过植入非优子群裁减、优势子群规模膨胀以及惯性权重自适应更新等机制,实现了优化过程中多子群的自适应动态调整,全面提高了算法性能。ADMPSO成功用于12元微带锥面共形阵列非赤道面的多方向图综合,综合过程考虑了由共形载体导致的阵元极化指向各异特征,在公共激励存在约束情况下,使阵列同时实现了笔形、平顶,以及余割平方波束总功率方向图,其与该阵列全波数值仿真完全吻合,优化结果和收敛速度相比于其他算法均有显著改善。

辐射式雷达目标模拟器射频前端设计与集成

完成了辐射式雷达目标射频模拟器射频前端的设计与系统集成,该模拟器工作于L/S/X三个频段,支持连续波和脉冲工作体制,具有高精度的多目标生成能力。射频前端的插件结构设计保证了射频前端的电磁兼容性能和功能可扩展性。其测试结果均优于指标要求,并支持模拟器系统成功完成了实际雷达的目标模拟实验,验证了模拟器的系统性能。

基于三维的射线跟踪八叉树算法的城市微区电波传播预测算法模型

本文建立了一种有效的基于射线跟踪技术的三维城市微区电波传播预测的计算模型.该模型将计算机图形学中的八叉树分区技术扩展至射线跟踪技术,并由此提出了一种新的有效的射线跟踪算法,射线跟踪八叉树算法.并基于几何光学、一致性绕射(UTD)对场强进行计算,所得结果与实测值及FDTD的结果进行了比较.

CFS-PML边界条件在PSTD算法中的实现与性能分析

文中将具有复频率参数的PML(CFS PML)边界条件引入到时域伪谱 (PSTD)算法中 ,并利用卷积PML(CPML)方法予以实现 ,CPML的吸收性能作为时间的函数被给出。与传统PML相比 ,该边界条件不仅可以吸收传播模 ,而且还可以吸收低频凋落模。仿真结果也表明 ,CPML中参数α ,Kmax在一定范围内取值可使该边界的反射误差得到最小。

基于三维射线跟踪的城市微小区电波传播预测算法

射线跟踪算法是用于城市微小区电波传播预测的一种有效算法 ,但大多文献只对其正向算法进行了详细的探讨 ,而对于比较精确的反向算法却少有提及 .本文对基于三维模型的射线跟踪反向算法进行了详细的讨论 。

宽角抛物方程在阻抗边界条件下的应用

对抛物方程中的伪差分算子进行Feit-Fleck宽角近似处理,分析了这种近似所带来的误差;详细阐述了阻抗边界条件下求解这种宽角抛物方程的分步傅立叶变换方法,并以此计算了海平面上电波传播情况,与窄角抛物方程及几何光学双射线模型的计算结果进行比较,说明了这种宽角抛物方程在阻抗边界条件下计算较大仰角电波传播问题是可行的。

任意形状线、面、体组成导体目标的电磁建模

本文用积分方程和矩量法分析具有任意线、面、体组成的理想导体目标的电磁散射和辐射特性.其中统一采用RWG基函数对线、面、体导体上的电流进行展开;对于任意的线-面,面-面连接情况,根据电流连续性条件,给出了通用的设置基函数和未知量的方法;对于辐射问题,给出了设置激励源与计算输入阻抗的方法.最后通过分析导体盒上的单极天线和宽带贴片天线验证了本文方法的可行性和有效性.