双线极化宽带1-bit可编程智能超表面设计

智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)因其对电磁波的灵活调控特点,广泛应用于新型无线通信网络系统中,满足了6G移动通信对低成本、低剖面、易布局、低能耗、多功能器件的要求。然而,现有超表面器件往往局限于单极化的调控,且工作带宽较窄,极大限制了其在新一代无线通信系统中的应用。提出了一种新型的双线极化宽带1-bit可编程RIS,通过接收贴片、可重构缝隙和辐射贴片的形式,在完成双线极化电磁波极化转换的同时,实现3.5 GHz附近的1-bit相位调控,设计的超表面单元-3 dB带宽为2.98~4.6 GHz,相对带宽达到42.7%,所设计单元也可以实现圆极化的波束调控;通过平面波角谱理论,对该单元所建超表面进行分析综合;建立的16×16阵列可以实现多功能电磁波调控,包括波束扫描、聚焦以及涡旋波束生成等,可以在二维平面±60°内实现高增益波束扫描,-3 dB相对带宽达到36.7%。

宽波束±45°双线极化偶极子天线阵列设计

针对宽波束天线在移动通信中的应用,实现偶极子阵列天线的宽角域扫描覆盖,设计了一款宽波束天线单元以及1×16相控线阵。采用正交对称振子结构实现±45°方向辐射,振子采用椭圆环结构实现了宽阻抗带宽和宽波束,通过加载梯形结构降低了频段和实现小型化。实测结果表明,天线单元在6.425~7.125 GHz的频带内电压驻波比小于1.3,具有38.8%的相对阻抗带宽,在工作频带内其端口隔离度优于28 dB,3 dB波束宽度在频带内均大于126°,能够很好满足现阶段对阵列天线小型化、宽频带以及宽角域扫描的要求,在移动基站等领域有广阔的应用前景。

线极化与圆极化波均可吸收的太赫兹超表面

利用VO_(2)嵌入超表面设计了一种实现不同频率,且线极化和圆极化两种模式入射下均产生高效率吸收的太赫兹超表面.当VO_(2)为绝缘态时,设计的超表面对圆极化波的旋向产生选择性吸收,在1.30 THz处对左旋圆极化波产生的吸收率大于95%,对右旋圆极化波不吸收,圆二色性为0.85.当VO_(2)为金属态时,在1.95 THz处,该超表面对TE线极化入射波吸收率达到98.5%.结果表明,在线极化和圆极化波入射下,所设计的超表面结构具有良好的广角吸收性能.由于它具有形态简单、易于加工等特点,在太赫兹波传感、成像和通信领域具有广阔的应用前景.

微波无线功率传输中高效率双线极化整流天线设计

本文提出一种适用于微波无线功率传输中高效率双线极化整流天线设计。通过双线极化天线、微带正交耦合器以及整流器集成一体化,线极化入射电磁波将按照极化偏转角分解为水平极化以及垂直极化分量,经由微带正交耦合器完成非均衡至均衡功率再分配机制,满足高效率微波至直流整流器输入功率需求。理论分析与实验结果均验证所提出的双线极化整流天线在任意极化偏转角下仍能保持高效率稳定直流电压输出,满足高性能微波无线功率传输应用需求。

利用线极化天线快速测量圆极化天线轴比的方法

针对轴比测试需要连续旋转线极化天线极化轴,在高频段旋转关节难以消除高速旋转带来的电缆抖动所引起的幅度和相位不一致性,提出了一种快速、精确测量圆极化天线轴比的测试方法。基于椭圆极化波的正交分解理论,该方法利用线极化天线对待测圆极化天线进行两组正交的线极化幅度测量,通过计算得到圆极化天线的轴比等极化椭圆参数的信息。在此基础上又提出了只用三个线极化分量测量圆极化天线轴比的方法。通过在微波暗室中对圆极化天线进行多次测试,验证了该方法的有效性。该方法提高了圆极化天线的测试效率,降低了测试难度,对于工程应用有重要的应用价值。

X波段双线极化雷达差分反射率的衰减订正

同时发射水平和垂直极化电磁波的双线极化雷达,能同时获取两个通道的反射率和相位。使用极化雷达极化分集的物理基础是降水粒子在下落过程中总是呈现扁椭球形状,在平衡时,降水粒子椭率与其体积有关,差分反射率就是衡量粒子椭率大小的物理量。但是由于水平和垂直方向的差异,导致了这两个方向的衰减出现差异,进而导致差分反射率不能真实地反映粒子的椭率大小,所以必须进行衰减订正。本文使用实际雷达回波资料,利用反射率和差分反射率之间的约束关系,同时考虑了探测仰角对差分反射率的影响,通过统计拟合的方法,确定了差分衰减与差分传播相移之间的关系。在此基础上,比较了一次层状云个例的两个比较均匀降水区域在订正前后的差异。结果表明,雷达RHI、PPI图像在订正前后发生了明显的变化,差分反射率与反射率之间的关系得到改善,说明这种订正方法的可行性和实用性。这种使用实际雷达资料本身的约束关系进行订正的方法,可以灵活地根据不同的雷达、不同的地点、不同的天气环境统计相应的订正参数,因此避免了诸如温度等的变化对订正参数的影响,具有较好的实际应用前景。

VLBI观测双线极化条纹拟合方法

提出了一种可用于下一代VLBI观测系统(VGOS)的双线极化条纹拟合方法。现有的VLBI观测模式采用的是右圆极化(RCP),而VGOS系统采用的是双线极化。本文方法包括校正和组合条纹拟合两部分。校正部分选择一颗强源作为参考源,分别得到不同极化方式下的通道时延及相位校正数据,用于目标源的校正。组合条纹拟合部分将4种极化分量的可见度数据组合成伪Stokes分量,通过搜索差分星位角使伪Stokes分量的幅值达到最大,从而获得最终的时延观测量。与单极化条纹拟合相比,组合极化获得的条纹具有更高的信噪比(SNR)及更小的条纹相位弥散度。

L波段高功率线极化径向线阵列天线理论分析与数值模拟

探索了L波段的高功率线极化径向线阵列天线。基于三角形栅格形式实现了径向线圆形平面阵列天线,分析并给出了径向线并联馈电网络,并以同轴馈电的水平单圆环线极化天线为基础,利用径向线并联馈电网络设计出了间距小于一个波长下L波段高功率线极化径向线阵列天线。研究结果表明:这种结构实现径向线阵列天线的线极化辐射是可行的,该天线在中心频率1.57GHz下,增益为19.97dBi,轴比为-52.06dB,反射系数为0.1052;在1.37～1.77GHz的频率范围内增益大于18.64dBi,轴向轴比值小于-46.45dB。

W波段45°线极化天线阵设计

提出了一种带反射相消单元的W波段45度线极化微带贴片天线阵列.单列串馈天线阵采用泰勒加权结合反射相消单元实现了25dB的旁瓣抑制,通过添加贴边矩形槽改善了主瓣内的交叉极化.一阶十路功分器通过T型结取代一般的四分之一波长匹配段实现4.5倍的不等功分比.仿真与实测结果表明:组阵后的天线工作在75.7GHz^77.6GHz,水平和垂直方位3dB波束宽度可覆盖正负45度,该宽度内交叉极化比均高于18dB.天线增益达24dB,旁瓣抑制度达20dB.该天线形式可用于汽车防撞雷达并提高其抗干扰能力.

超强线极化激光在e-p等离子体中传播的成丝不稳定性

基于超强线极化激光在正负电子对(e-p)等离子体中的传播方程,讨论了相互作用过程中的成丝不稳定性。得到了电磁波的非线性色散关系和不稳定性增长率,并讨论了传播过程中激光强度和等离子体温度对成丝不稳定性的影响。结果表明,成丝不稳定性的强弱主要由相互作用的非线性效应与受有质动力作用后等离子体密度的减小之间的竞争所决定。

一种实用线极化矩形微带贴片接收整流天线的仿真设计

太空电站以及微波输电被认为是解决人类能源危机的一个切实可行的方案之一 ,本文介绍了微波接收整流天线的原理 ,设计了一种实用、尺寸简洁的线极化矩形微带贴片接收和整流天线 ,通过高频电磁仿真软件An softDesignerV1.0仿真表明该系统中二极管的转换效率超过 70 % ,系统总转换效率大于 63 % ,验证了该设计在理论和实际上的可行性。

18单元线极化径向线阵列天线优化及实验研究

为了改善18单元线极化径向线阵列天线的辐射性能,通过改变子阵馈电网络封口形状并优化馈电探针、改进单元天线和适当减小阵列天线单元间距3种方法,对阵列天线进行优化,对反射特性和辐射特性进行理论分析、数值仿真和实验研究.仿真结果表明:中心频率1.57 GHz上的反射系数为0.067,增益为18.73 dBi,轴比为-39.82 dB;在1.43～1.76 GHz范围内,反射系数小于0.15.实验结果表明:中心频率1.57 GHz上的驻波比为1.19(对应的反射系数为0.087),增益为17.65 dBi,轴比为-39.2 dB;在1.47～1.77 GHz范围内驻波比小于1.4(对应的反射系数为0.17).仿真结果与实验结果相符.

卫星通信地球站天线的线极化角计算研究

卫星通信是地球上无线电设备之间利用人造卫星作为中继站进行的通信。地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)通信卫星由于其相对地球静止的特性,被广泛应用于通信、气象、导航等领域。通信地球站是卫星通信的重要环节,准确调整接收天线的方位角、俯仰角和极化角是地面接收站有效进行通信的关键条件之一。结合线极化角的定义,研究了一种适用于地球静止轨道卫星通信的线极化角矢量计算方法,可用于指导卫星通信地球站接收天线的极化角调整。

分析卫星广播业务中线极化问题的矢量代数法

本文提出了一种用于分析卫星接收天线中极化角的矢量代数法，该方法的特点是概念清晰明了且便于计算．在文中首先建立了天线的极化模型，然后求出了通用的矢量形式的极化角表达式，并给出了六种条件下的极化角的解析表达式，最后采用等高线的方式将两个典型的计算结果标注在中国地图上．

线极化波和圆极化波与腔体的耦合比较

线极化波与腔体的耦合效果受腔体上窄缝方向的影响很大,而圆极化波与腔体的耦合对窄缝方向的依赖比较小。利用时域有限差分法,采用相同振幅的线极化波和圆极化波入射,分别计算它们与开有单缝和T形缝隙的屏蔽腔体的孔缝耦合效应。比较两种极化形式的波入射时,耦合到腔体内部功率密度最大值随极化方向的变化关系,从而得出结论:同幅度的圆极化波比线极化波更容易耦合进入腔体,并不易受缝隙形状影响。

线极化卫星异地校相方法研究

船载卫通站使用线极化卫星转发器进行通信时,通过极化面调整来适应地理位置改变而引起的极化角变化,以确保极化隔离度满足指标要求,而极化面调整将引起跟踪接收机相位发生变化,使天线跟踪性能下降。为克服海上动态条件下无法对跟踪接收机校相带来的困难,提出了一种静态条件下对接收机进行异地校相的方法,并将试验结果应用于海上实际跟踪,初步验证了该方法的可行性,可为后续线极化卫星在船载卫通站的应用提供参考。

线极化状态下接收机相位补偿分析

船载卫通站在跟踪线极化星时,跟踪接收机相位出现随地理位置变化而变化的现象,影响跟踪性能。本文结合实际工作经验,利用电磁场理论,以平面极化波正交分解为切入点,讨论了线极化状态下和/差信号相位,对线极化状态下跟踪接收机相位补偿原理进行了初步分析,得出接收机相位补偿值为极化角变化量的结论。

线极化强激光与轻元素气体相互作用产生的电子剩余能

对线极化超短脉冲强场电离进行了回顾和分析。对不同参数的超短脉冲、线极化强激光与轻元素气体靶相互作用产生的等离子体中电子剩余能进行了解析和粒子模拟数值计算。考虑到强场线极化光产生的等离子体的高电离度和低电子温度的特点 ,采用了有别于通常计算逆轫致吸收的方法 ,用零温度近似计算逆轫致效应。模拟过程中还考虑了纵向电场效应。

基于多层线极化选择栅的天线极化重构设计

提出了一种基于多层线极化选择栅的天线极化重构设计方法,在阵列天线上加载多层线极化栅,当天线阵面固定不动时,通过旋转极化选择栅实现线天线极化重构。分析了线极化选择栅层间距对天线辐射性能的影响,研究了在天线极化重构情况下极化栅的层间距和层数对天线增益的影响。对Ku波段阵列天线和三层线极化选择栅进行了加工和测试,测试结果与仿真结果基本一致。天线法向辐射时,极化旋转90°的增益损失约为0.62 dB~1.68 dB。天线波束扫描时,增益损失有所增大。当线极化选择栅为四层时,天线在0~45°扫描角范围内,极化旋转90°的增益损失减小至0.8 dB,旁瓣抬升小于2 dB。文中设计的多层线极化选择栅结构具有可极化重构、损耗低和角度稳定性好的优点,为天线实现线极化重构和极化匹配提供了一种新方法。

ADS辅助实现线极化到圆极化的转换

给出C波段双圆极化低噪声接收机中圆极化输出的实现方案,研究了利用90°电桥进行线- 圆极化转换时两个线极化通道增益及相位的平衡度对圆极化隔离的影响。分析了如何通过调节一对同轴电缆的长度差来补偿相位不平衡,并借助ADS软件计算了该长度差,实现了线-圆极化转换,取得接收机两个圆极化之间的隔离度好于20dB的效果。