圆柱共形微带天线输入阻抗及方向图分析的新方法

本文提出了一种易于在PC机上实现的用于分析和计算圆柱共形微带天线特性的新方法 .基于矩量法 ,提取出广义阻抗矩阵和电压矢量元素中快速振荡及慢收敛部分 ,利用非线性逼近方法将矩阵元素写成闭合形式 .这种新方法的使用使得天线输入阻抗和方向图的计算效率大幅度提高 ,通过与已有文献中算例的比较 ,证明了本文方法的正确性和高效性 .

一种新型的单层介质宽频带圆柱共形微带天线

提出一种新型的单层介质宽频带圆柱共形微带天线.采用具有U形缝隙的金属贴片作为天线的辐射单元,缝隙的引入改变了贴片表面的电流分布,使天线的阻抗带增至39%左右.利用时域有限差分法(FDTD)结合圆柱分层媒质中谱域并矢格林函数的混合方法对该天线进行了全波分析,给出了天线单元的阻抗特性、辐射特性以及两天线单元间的互耦特性.该天线仅含有单层介质衬底,与叠层结构宽频带微带天线相比,剖面厚度减少约30%,更适合应用于天线剖面尺寸要求严格的场合.

圆柱共形微带天线的迭代方法研究

提出一种快速分析柱面共形微带结构的高效率迭代方法。基于传输线理论与快速模式变换理论的方法通过在圆柱形分界面上引入横电磁波的概念代替以往的切向电磁场,加快了计算过程。由混合模式基函数表征圆柱分层介质中的横电磁波,最终推导出模式导纳算子和谱域反射算子的具体形式。并运用波概念迭代过程计算出了带线馈电的圆柱面共形微带天线的表面电场及表面电流,在此基础上,进一步得到了天线的输入阻抗,通过与参考文献结果的对比,证明了该方法的准确性与高效性。

介质覆层对圆柱共形微带天线性能的影响研究

研究了圆柱共形微带天线加载介质层对天线性能的影响。首先采用互易定理分析了加载介质层后圆柱共形微带天线辐射特性,然后运用有限元法计算了天线的方向图,与文献结果进行了比较,验证了程序的有效性。最后,对不同介质覆层厚度和不同覆盖层介电常数下天线的散射参数和辐射方向图进行了仿真。结果表明,圆柱共形微带天线加载介质层后,天线的谐振频率产生了漂移而且阻抗带宽明显降低,介质层厚度对天线阻抗带宽的影响较大,而介电常数的影响相对较小。

C波段定向共形微带天线的设计

本文研究设计了某C波段共形微带天线。该天线在60mm*60mm的有限尺寸范围内由4个辐射单元构成了一个2*2的微带阵列天线。辐射单元采用开槽的形式,通过调整馈线插入深度,使馈线与贴片单元达到良好的阻抗匹配。从仿真结果和实测结果可以看出,该天线电压驻波比在f 0±20MHz的频率范围内均小于1.5,且实测方向图与仿真方向图非常吻合,在f 0处天线增益达到8.4dB,满足设计指标要求,性能优良,可以满足军事飞行器的使用要求。

探针激励的介质层加载柱面共形微带天线的格林函数研究

柱面分层结构,尤其是加载介质层的圆柱微带结构对于共形天线及天线罩的研究设计具有重要意义.本文通过严格的全波方法推导出适合于数值计算的介质层加载柱面共形微带结构的谱域格林函数,并首次导出此结构下沿细探针的径向电流源产生的入射场的具体形式.最终,在此格林函数基础上,应用矩量法计算出天线的表面电流.数值结果证明了本方法的准确性.

加载介质覆盖层的圆柱共形微带天线的全波分析

基于严格的全波方法分析计算了介质薄层覆盖下由探针激励的圆柱共形微带天线的输入阻抗和辐射方向图。首次详细地推导出了此结构下适于数值计算的微带帖片上的表面电流形式,并通过矩量法求解电场积分方程得到感应电流的分布。最终,通过数值结果揭示出了覆盖介质层对天线特性的影响并且与已发表文献及其他数值方法的结果进行对比,证明了方法的正确性。

基于RWG-MOM法探针馈电圆柱共形微带天线阻抗的全波分析

针对圆柱分层并矢格林函数计算圆柱共形微带天线存在的奇异性和慢收敛问题,本文提出了一种有效地分析计算探针馈电圆柱共形微带天线的方法。首先,提出了一种分区域计算方法,克服了计算过程中遇到的奇异性和慢收敛的缺点。然后,采用金属细带等效探针模型,利用RWG基函数结合矩量法对探针馈电圆柱共形微带天线进行了理论分析。最后,通过仿真计算验证了本文方法的有效性和正确性,对柱形飞行器上共形天线的精确计算具有重要的理论价值和工程计算实际意义。

水平全向共形微带天线的设计

设计了两种水平全向共形微带天线,采用电磁仿真软件CST MWS(CST MICROWAVE STUDIO)进行仿真,给出了天线的回波损耗和水平面方向图。天线采用了结构上对称的形式,利用微带贴片天线单向辐射的机理,实现了水平方向全向辐射。分析了天线的结构及仿真图,研究了阵列天线参数对全向性不圆度指标的影响,对于设计水平全向共形微带天线有重要的价值。

电小尺寸锥台上双馈圆极化共形微带天线阵设计

在电小尺寸锥台上,设计并实现一款锥台共形水平全向双馈圆极化微带天线阵。该天线的工作频率覆盖GPS L1频点(1.575 GHz)和北斗导航系统B1频点(1.562 GHz)。基于HFSS软件仿真,分析了锥台共形对天线阵单元的S11、轴比和增益等参数带来的影响,通过调整辐射贴片尺寸,减小了锥台共形对天线的影响,改善了圆极化性能,提高了天线的圆极化增益。加工天线阵并进行测试,测试结果表明,该天线阵在1.55~1.60 GHz频段内,S11参数≤-10 dB,在GPS L1频点和北斗B1频点,水平全向增益最大值达到了1.73 dB,1.25 dB,增益不圆度≤2.5 dB,实测结果表明该天线具有良好的水平全向圆极化辐射性能。

球面共形微带天线的优化设计

针对球面共形微带天线带宽窄的缺陷,采用自适应差分进化算法结合矩量法成功实现对球面共形微带天线的优化设计。对自适应差分进化算法中的种群初始化、控制参数的选择等方面进行了详细的讨论。在搜索过程中,提出一种"先测向后定位"的搜索策略,首先采用粗优化方式找到控制天线性能基因的大致位置,然后在找到的位置进行细优化,进一步提高天线的性能。这种粗、细优化相结合的方式在保证优化效果的情况下,大大降低种群的数量,提高了优化效率。最后,分别优化出宽频带以及工作在双频点的球面共形微带天线,优化结果与仿真软件对比,验证了本文分析处理的正确性与有效性。

新型全向圆柱体共形微带天线

本文提出了一种工作在2.4GHz处的新型全向圆柱体共形微带天线.该天线由两层介质板构成,采用8个对称分布的矩形金属贴片作为辐射单元,在方位角平面形成全向辐射,最大增益为4.816dB,工作频段是2.3GHz2.58GHz;通过采用耦合边馈和引入附属矩形贴片的方法,拓宽了天线带宽.天线的直径为50mm,高100mm,符合传统手榴弹规格要求,可用于手榴弹的监测与定位.相比已有的共形天线,该天线具有结构简单、高增益、宽频带等优点.天线内部有完整接地板,可完全屏蔽柱体内部结构.

宽频带圆锥共形微带天线的CFDTD法分析

根据微带天线展宽频带的工作机理,基于共形时域有限差分(CFDTD)法,分别对工作在L波段和C波段的重叠贴片式和电容补偿式探针馈电圆锥共形微带天线的近远场特性做了分析.结果表明,与普通的单贴片结构天线相比,其带宽有了明显改善.在时域有限差分(FDTD)网格剖分时,采用了坐标系旋转的方法,以方便激励探针的建模,同时为了提高仿真的效率,引入了非均匀网格技术.

同轴线馈电的球面共形微带天线的数值分析

采用基于矩量法(method of moments,MoM)的面-线积分方程法分析了同轴线馈电的球面共形微带天线的输入阻抗。面-线积分法在分析过程中具有未知量少,计算时间短的优势。天线贴片电流和探针电流分别采用Rao-Wilton-Glisson(RWG)基函数与三角基函数来模拟。在线面连接处,提出一种新型的连接基函数以保证探针与贴片的电流连续性。激励源采用磁流环模型,并且结合球表面磁并矢格林函数求解激励源在天线表面产生的场。最后,通过实例验证了连接基函数的可行性,并分析了两副球面共形微带天线的输入阻抗,证明所提分析处理的正确性。

L波段圆极化弹载共形微带天线阵列的设计

以工作频率为1.575GHz,4单元圆极化共形微带天线阵为研究对象,设计出了与馈电网络为一体、具有圆极化特性的微带天线阵,从而解决了共形圆极化微带天线阵馈电网络较为复杂、工程实现较为困难这一问题。实验结果表明该天线阵具有良好的圆极化特性,进而说明了该方法是有效可行的。

时域特征线算法在圆柱共形微带天线中的应用

本文利用时域特征线算法(characteristic-based time domain method)计算了探针馈电圆柱共形微带天线的输入阻抗和辐射方向图。为减小数值计算误差,直接导出了圆柱坐标系下的相应控制方程,从而将三维方程转换为三个一维方程。计算结果与FDTD算法结果吻合良好,证明了本文理论与数值模型的可行性和精确性。

载体共形北斗微带天线设计

载体共形北斗天线是飞行载体北斗定位系统的重要组成部分,柱体是构成各种飞行器的基本结构,为了得到一种简便易行、适用于“一类”大长径比柱面的载体共行北斗天线设计方法,论文以23 mm飞行载体为背景,用贴片的方式将单元天线贴附于柱体上,采用侧馈的馈电方式,通过四分之一阻抗变换器与特性阻抗为50Ω的馈线(线宽2.8 mm)连接。仿真结果表明:设计的载体共形北斗微带天线谐振频率为1.563 GHz,在北斗B1频段内同时谐振点处S参数为-40.2017 dB,天线增益方向图呈现E全向,H面定向的效果,可在载体升降过程中应用,并实现法向全向接收。

基于特征基函数的球面共形微带天线阵列分析

采用全波分析法对球面共形微带天线阵列进行了分析.相比体-面积分方程,采用球并矢格林函数的面积分方程法可以大幅减少未知量的数目,进而缓解计算机内存压力.微带天线阵列表面采用曲面三角形剖分,可较精确地模拟球面特性.首先,引入边界电荷以及半Rao-Wilton-Glisson基函数,成功实现了探针馈电,并采用镜像法解决了馈电边处线积分奇异问题.然后,采用特征基函数法降低了阻抗矩阵的阶数,并采取有效措施进一步节省内存和计算时间.最后,分析计算了不同尺寸的球面共形微带天线阵列的输入阻抗及远区场特性.与文献和仿真软件结果进行比较,证明了所提出的处理方法的正确性和有效性.

共形微带天线相控阵阵列的仿真优化设计

针对平面阵列天线的诸多缺点,设计了适用于工作频段34～36GHz的共形相控阵天线。依据共形微带天线阵列的设计思想及方法,选取了柱面微带贴片天线做阵列辐射单元,通过CST软件对天线的几何尺寸进行仿真和优化设计,得出了共形天线阵的各种性能指标。仿真结果表明:在该毫米波波段下设计的共形相控天线具有优良的性能,为今后设计出最优的天线阵提供了依据。