一种低剖面低RCS磁电偶极子天线阵列的设计

设计了一种低剖面宽带低RCS磁电偶极子阵列。从辐射散射联合特性的角度研究天线单元的谐振特性,构造出具有相同辐射性能、对交叉极化来波反射相位接近反相的两种不同单元。在主极化方向采用同一单元和SIW差分馈电构造宽带匹配的子阵,带内良好匹配实现对主极化波的低散射;再通过将子阵镜像布阵实现对于交叉极化来波的散射相消,从而有效缩减天线RCS。该天线工作频带为26.77~34.35 GHz(24.8%),峰值增益为17.7 dBi。与采用同一类型单元的参考阵列对比,所提磁电偶极子阵列在22.5~34.5 GHz范围实现了-10 dB交叉极化RCS缩减,并且辐射频带内没有明显的增益损失。

加载超表面的高性能磁电偶极子天线设计

针对天线隐身问题,提出了一种加载宽带极化转换超表面的磁电偶极子天线,在较宽频带内实现雷达散射面积(rader cross section,RCS)缩减并提高天线增益.设计的极化转换超表面单元在8.4~25.6 GHz宽频带范围内的极化转换率大于0.9,利用遗传算法对其排布进行优化后应用在磁电偶极子天线上.仿真结果表明,在8.9~10.5 GHz工作带宽内的峰值增益为10.7 dB,与参考天线相比提高了辐射性能.y极化和x极化入射波下单站RCS在5.9~29 GHz宽频带范围内均实现RCS缩减,最大缩减量分别达到25.5 dB和25.8 dB.

基于新型导电壁的磁电偶极子天线宽波束设计

针对双极化磁电偶极子天线进行了宽波束设计。在天线金属地边沿增加四个对称的垂直弧面,再由弧面的上边缘延伸出向内折叠的扇环形面,形成了一种新型半封闭折叠式的导电壁结构。该导电壁结构改变了天线表面电流分布,增强了低仰角处的辐射,从而拓展了天线辐射的波束宽度。仿真与实测表明,该双极化磁电偶极子天线在2.2~4.2 GHz(相对带宽为62.5%)内S参数小于-10 dB,E面和H面HPBW由原先的54.93°、77.49°均提升至100°以上,天线增益为4.5±0.5 dBi,在全带宽内实现了宽波束特性。

基于宽波束磁电偶极子天线的宽角扫描线性相控阵列

设计并加工了两款基于宽波束磁电偶极子天线单元的宽角扫描线性阵列.首先,通过加载磁偶极子的方法拓展了天线单元的3-dB波束宽度.然后,基于该宽波束天线单元设计了两款具有良好宽角扫描特性的一维阵列天线.实测结果表明,天线单元的E面方向图3-dB波束宽度在9GHz—12 GHz均大于107°,H面方向图3-dB波束宽度在7GHz—12 GHz均大于178°.E面阵列中心单元的有源驻波比在9GHz—13 GHz小于2,相对阻抗带宽为36.36%.H面阵列中心单元的有源驻波比在9.6GHz—12.6 GHz小于2.5,相对阻抗带宽为27.03%.E面阵列在9GHz—12 GHz可实现±70°的有效宽角扫描.H面阵列在9GHz—GHz可实现±90°的有效宽角扫描.与传统的扫描阵列相比,设计的阵列可实现有效宽带宽角扫描,在X波段相控阵雷达方面具有广阔的应用前景.

一种新型毫米波磁电偶极子天线阵列设计

该文将磁电偶极子天线作为辐射阵子,并应用一种共面波导馈电网络,研究并设计了一种新型4×4毫米波天线阵列。这种设计不仅具有很宽的阻抗带宽和增益带宽,而且价格低廉易于生产。仿真和测试结果表明,此天线阵列的相对阻抗带宽为54.5%,3 dB增益带宽为37.1%,在工作频带内（40.2-70.0 GHz）,最大增益为18.1 dBi。而基于其他技术设计的4×4毫米波天线阵列（如微带天线、偶极子天线）工作频带宽度一般在20%左右,增益一般在16-17 dBi。所以该文提出的天线阵列设计具有明显的优势。另外,仿真设计结果和实测的电参数数据有较好的一致性。

基于宽带吸波体的低雷达散射截面平面印刷磁电偶极子天线设计

该文设计了一种工作于X波段的平面印刷磁电偶极子天线,并设计了一种加载集总电阻的宽入射角、极化不敏感、宽频带吸波体(WBMA)。当平面波垂直入射时,吸波体在7.2~12.6 GHz范围内的吸波率大于90%,入射角增加至45?时仍能在X波段保持90%以上的吸波率。通过将WBMA加载在天线四周,实现了天线雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。实测和仿真结果表明:不同极化波垂直入射时,天线单站RCS减缩3 d B带宽为6.6~14.4GHz,最大减缩量达23.8 d B。中心频点10 GHz处,TE极化波照射时,双站RCS能实现?90?角域内的减缩,TM极化波照射时,在?35?角域内实现了减缩,同时天线辐射性能几乎保持不变。

磁电偶极子天线的极化可重构研究(特邀文章)

磁电偶极子天线有着宽带、对称方向图、低后瓣和稳定增益等优越性能,在诸如基站天线设计等应用场合颇受青睐.另一方面,随着通信系统朝着大容量、高可靠性和智能化等方向发展,可重构天线因其可重配置的天线特性受到广泛关注.该文总结回顾了极化可重构磁电偶极子天线的研究进展,着重介绍了一种高天线效率、三种极化选择和一种单端口、四种极化选择的磁电偶极子天线的设计和分析.相对于传统的基于微带天线的极化可重构设计,提出的基于磁电偶极子天线的极化可重构天线,具有交叠带宽宽,方向图对称,增益稳定等优点;并且通过采用如低损耗的可重构微扰结构和交叉阵子结构馈电等技术,可以实现较高的天线效率或是更少的馈电端口和不复杂的直流偏压电路.其在未来高度集成化、绿色和智能化的无线通信系统中有着一定的应用前景.

一种基片集成波导馈电的毫米波磁电偶极子天线设计

文章研制了一种宽带毫米波磁电偶极子天线。该天线采用基片集成波导缝隙耦合馈电,抑制了表面波辐射,降低了传输损耗。通过中心地板蚀刻的矩形缝隙和上层贴片蚀刻的H型缝隙,来优化电流路径,改善天线的谐振和匹配特性,提高了天线的辐射效率。采用HFSS软件进行仿真,对天线进行了优化设计,结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为24.5 GHz~33 GHz,且带宽内增益平稳,方向图稳定,E面和H面辐射方向图具有低交叉极化特性。该天线的宽带和易集成特性使其在毫米波无线通信系统中具有很好的应用前景。

一款基于容性加载结构的宽带磁电偶极子天线

针对现代通信系统的日益复杂对天线的带宽提出越来越高的需求,设计并测试了一款结构简单的宽带磁电偶极子天线。在传统Г型馈电结构中加入了一对平行铝板以拓展阻抗带宽并改善阻抗匹配。新加入的平行铝板形成了一组容性加载,可用以弥补传统馈电结构在高频处的感性,从而有效拓展了工作带宽。实测结果表明,提出的天线相对阻抗带宽达92.5%(|S 11|<-10 dB),频率覆盖范围为1.36~3.7 GHz。在整个工作带宽内,天线拥有较为对称的方向图、较低的交叉极化水平、较高的前后比以及最高可达11 dBi的增益效果。

一种新型化小型超宽带磁电偶极子天线设计

针对传统的磁电偶极子天线在电尺寸不够小、工作带宽较窄等问题。提出了一款兼具超宽带、小型化和良好定向性的磁电偶极子天线。首先,基于传统的磁电偶极子天线模型,将传统磁电偶极子天线的磁偶极子和“Γ”形馈电条进行弯曲折叠;然后,为了进一步拓展带宽,将矩形电偶极子改进为梯形形状;最后,在磁电偶极子两侧加上竖直金属板,实现汇集电磁波,提高增益。实验结果表明,该磁电偶极子天线的VSWR<2阻抗带宽达到124.4%(1.02~4.38 GHz),天线电尺寸仅为0.25λ×0.25λ×0.09λ,其中λ为工作频段低端对应波长,天线具有良好定向辐射方向图,在工作频段内增益为3.9~7.2 dBi,实现了小型化、超宽带的设计目标。

平面圆极化磁电偶极子天线设计

设计了一种小尺寸平面结构的圆极化(CP)磁电偶极子(ME)天线。该天线由印刷在介质基板上的1/4波长短路贴片与一对平行的电偶极子臂相连组成。天线通过同轴探针进行馈电,短路片最大开口的切向电场可等效为磁流,与电偶极子臂上的电流的相位差约为90°,可获得圆极化的定向辐射模式。通过ANSYS HFSS电磁仿真软件仿真结果表明:|S_(11)|≤-10 dB的阻抗带宽为6.9%(5.57~5.97 GHz),有效带宽内增益为4.15~4.66 dBi,轴比均小于3 dB。天线尺寸较小,结构简单,易于制造,可用于现代无线通信。

低RCS宽带磁电偶极子贴片天线设计

该文设计了一种低雷达散射截面（RCS）的宽带磁电偶极子贴片天线,其中印刷在介质板上的金属贴片为电偶极子,3个金属过孔连接辐射贴片与金属地板构成磁偶极子。整个天线采用＂T＂型渐变馈电结构同时激励电偶极子与磁偶极子,天线的频带范围为7.81~13.65 GHz,覆盖了整个X波段。实测和仿真结果表明,通过在磁电偶极子贴片天线底面采用开槽技术并优化开槽的形状、大小、位置等变量,在天线工作频带范围内实现了RCS的减缩,最大缩减量达到了17.9 d B,同时天线保持了增益稳定不变,E面、H面方向图一致的特性。

一种基于共享孔径Fabry-Perot谐振腔结构的宽带高增益磁电偶极子微带天线

设计了一种工作于X波段的基于共享孔径Fabry-Perot(F-P)谐振腔结构的宽带高增益磁电偶极子微带天线,并设计了三种不同尺寸的双层频率选择表面(FSS)单元,通过共享孔径布阵组成了超材料覆层.利用三种FSS单元的相位补偿特性,有效拓展了覆层天线的增益带宽.实测和仿真结果均表明,加载超材料覆层后,磁电偶极子天线在7.8—12.3 GHz内S_(11)<-10 d B,相对带宽达到44.7%,覆盖整个X波段.天线增益在7.9—12.1 GHz内均有明显的提高,最大提高了7 d B.相较于传统的F-P谐振腔结构覆层天线,设计的基于共享孔径的F-P谐振型超材料覆层天线能够明显拓展天线增益带宽,在新型宽带高增益天线设计方面具有广阔的应用前景.

一种宽带双极化磁电偶极子相控阵设计

采用磁电偶极子天线作为阵列单元,设计了一种兼具双极化、高增益、大功率和宽带特性的相控扫描阵列。磁电偶极子天线为全金属结构,可以承受大功率;两对菱形电偶极子和弯折磁偶极子呈十字交叉排列,实现正交双线极化;电偶极子末端与金属腔壁上倒L形弯折片之间由于容性耦合形成等效LC电路,能够改善天线低频的阻抗匹配。加工制作了一只8×8相控阵天线样品,仿真和测试表明,阵列有源驻波小于2的阻抗带宽达到44.4%(2.1~3.3 GHz);在整个工作频段内阵列有良好的高增益定向辐射性能,以及大角度波束扫描性能,在重点工作频点2.3 GHz的法向增益最大值为23.4 dBi,45°扫描角下的阵列增益仅下降了1.9 dBi。

一种磁电偶极子阵列天线的设计

针对大功率信号源天线设计需求,设计一款磁电偶极子阵列天线。天线由金属加工而成,具有较低的剖面(0.217λ0),相对带宽达到82.4%(VSWR≤2),带宽内具有良好的耐功率性能。仿真和测试结果表明该天线满足耐功率指标,具有良好的定向辐射性能。

井下无缆通信中谐变电偶极子的场

无线通信是地下工程如煤矿开采中重要的通信方式之一.特别是在灾害发生,其他通讯方式失效时,无线通信往往成为应急情况下唯一的联系方式.井下通信机采用偶极式发射与接收,但在有耗大地媒质中,使得井下通信的偶极场与通常经由空中发-收的无线电通信不同.本文利用全空间有耗媒质中谐变场的推迟位,在准静态条件下导出了电偶板子场的闭合解析公式,分析了谐变偶板子天线的方向性和场区以及无线通讯中场区与大地电阻率、通讯频率、通信距离等之间的关系.井下实验结果表明,有耗媒质中的电偶极源无缆通信是可行的,在适当的条件下,通信距离可达到880 m.

超宽带天线辐射信号失真分析

超宽带信号在辐射过程中存在信号失真,会导致系统性能的下降。以电偶极子天线、线天线和椭圆超宽带天线为研究对象,从理论上分析了信号失真的原因,进一步从传输函数的角度预测了辐射信号的波形,仿真结果证明了结果的正确性;指出了仅依靠辐射信号波形选择基准信号的不足,分析了同一个天线的保真度随信号变化的原因。

移动天线辐射场在敏感设备接地传输线中的耦合电流仿真分析

为评估移动天线对附近敏感电子设备的影响,对建筑物顶部的移动通信天线进行建模和仿真分析,得出敏感设备所在位置的电磁场强度值以及天线的辐射方向图和场强分布值,并分析了移动天线辐射场在敏感设备中的耦合电流情况。由仿真分析表明,所提出的使用方法能准确地计算出移动天线辐射场中敏感设备所在位置的电磁场强度和电磁场分布情况,对于敏感设备的部署和电磁防护有指导意义。

一种具有低不圆度的宽带水平极化全向天线

针对传统小环形全向天线相对阻抗带宽小、不圆度高的问题,设计了一种具有低不圆度的宽带水平极化全向天线。此天线包括三个弧形电偶极子、三组引向器和一个宽带馈电网络。三个弧形电偶极子被均匀地印刷在圆筒形的介质板表面并由宽带馈电网络激励,实现水平全向辐射。电偶极子上方加入三组引向器,可扩展天线的带宽和降低天线的不圆度。一分三功分器与宽带巴伦构成了此天线的馈电网络,采用馈电网络与天线一体化的设计方法,使天线结构小型化。设计并加工了尺寸为0.18λ×0.18λ×0.18λ(λ表示最低工作频率对应的波长)的天线样品。测试结果显示,天线相对阻抗带宽可达到51.6%(2.3~3.9 GHz,VSWR<2),在工作频段内天线不圆度小于1.2 dB。

电偶极子辐射电磁波沉浸式的VR教学设计

阐述虚拟现实技术设计教学演示动画,演示电偶极子天线辐射的特征,电偶极子天线模型以及电场、磁场传播动态模型。通过对象和场景渲染,调整电场、磁场线动作表现沉浸感。