Rotman透镜多波束形成网络的数值分析

本文利用平板波导模型法与轮廓积分方程法结合分析了一种重要的多波束形成网络—Rotman透镜．首先建立了考虑色散效应的透镜的等效平板波导模型，然后选择适当的波导模式函数展开透镜端口上的场，并利用Galerkin法求解其边缘上电场满足的轮廓积分方程即可得到透镜的多模式散射参数．再根据网络思想，将端口存在的高阶模作为加载。从而得到主模激励的散射参数，计算结果与实验结果吻合得很好．

分块法与轮廓积分法相结合分析Rotman透镜

Rotman透镜馈电网络是产生多波束体制的一种有效手段，越来越多地用于雷达、预警系统和个人通信系统中。本文全面阐述了以分块法为指导思想，结合轮廓积分法分析Rotman透镜的过程，并详细叙述了利用分块法时的一些处理技巧，藉此可使计算量减少为原来的1／3。以上方法不仅可用于任意形状、任意无数、任意频率的Rotman透镜分析，还适用于Rotman透镜的计算机辅助设计。

低副瓣多波束Rotman透镜天线设计

设计了一个工作于Ka频段的16波束H面波导结构低副瓣多波束Rotman透镜天线。各相邻波束间隔小于半功率波束宽度。采用相邻波束副瓣对消的原理实现了降低副瓣目的。实测结果表明,与未采取对消的天线相比,天线副瓣电平平均降低了10 dB。给出了H面喇叭激励下透镜内电磁场计算公式及阵列轮廓的截获损耗。螺钉移相器的应用缩小了透镜天线尺寸。

毫米波Rotman透镜天线的计算机仿真设计

设计了一个频率在37 GHz的7波束毫米波Rotman透镜多波束天线。分析了透镜焦距的选择方法,以实现最小的相位误差。Rotman透镜采用微带形式实现,天线单元采用微带贴片天线,并实现了Rotman透镜与天线阵列的整体仿真。结果表明,该天线可以实现多波束宽角度的扫描特性。

微带Rotman透镜的分析与改进设计

对微带Rotman透镜的分析与设计方法进行了研究。针对几个制约微带Rotman透镜性能的因素,采取了多项改进措施。介绍了一种以平面薄膜电阻为吸收负载的旁壁结构,减少了透镜的体积和重量。为实现端口最佳波束指向,采用了一种优化的端口结构。采用了一种新型的传输线结构,消除了传统传输线结构中出现的尖锐拐角,实现了良好的匹配性能。设计了一个高交叠电平的微带Rotman透镜,分别采用等效口径理论和仿真软件对微带Rotman透镜进行分析,仿真结果与理论值非常吻合,交叠电平仿真值大于-1.5 dB。

毫米波Rotman透镜天线设计

设计了一个毫米波Rotman透镜天线,该天线也是一个同时多波束天线。用Rotman透镜作为馈电网路,运用准光学技术替代大量移相器,获得同时多波束扫描,并且使电路变得简单,减少了体积和重量。包括馈电网络在内的整个天线系统采用微带来实现,并且使用Ansoft Ensemble仿真软件进行辅助设计,仿真结果表明,该天线可以实现大角度窄波束扫描。

微带Rotman透镜基于Planar EM的快速仿真

通过合理的排列端口位置,建立了透镜的仿真模型。讨论了几种快速仿真的办法,并针对透镜的具体形式得到合理有效的仿真方法,然后对透镜的整体性能进行仿真分析,通过与实测结果的比较,证实快速仿真方法的准确性。仿真讨论不同的端口长度、不同的渐变形状对透镜性能的影响,从而为透镜端口的进一步优化设计提供依据。

虚拟负载端口对Rotman透镜性能影响的定量研究

利用边界积分方程法与分块法相结合的方法分析了Ｒｏｔｍ ａｎ 透镜这一重要的多波束形成网络，并定量研究了虚负载端口轮廓和端口宽度对透镜输出端口幅度起伏、相位线性等性能的影响，给出了虚端口设计的一般原则，这为Ｒｏｔｍ ａｎ 透镜的优化设计提供了理论方法和参考依据．

一种由Rotman透镜实现的多波束天线

本文研究了Rotman透镜各主要设计参数对于最终透镜性能的影响。提出了一种端口设计思路,并且比较了不同端口设计方案下,能量传输效率以及出口端相位分布,进而给出了一个中心频率7.2GHz微带形式的5端口输入7端口输出Rotman透镜的设计,并最终建立了多波束天线阵列。仿真和实物测试验证了这一方法的准确性。

面向5G 多波束应用的紧凑宽带Rotman透镜设计

提出了一种基于等光程差原理设计的紧凑宽带Rotman透镜波束赋形网络,用于5G毫米波通信的天线阵列多波束实现。首先,详细介绍了Rotman透镜的基本原理;然后,利用二等分功分器替代传统的单端口馈电模式,产生高定向波束,降低相邻端口处的能量损失以及透镜内部能量的散射;最后利用切比雪夫多枝节匹配变换器,优化原有的锥形阵列输出端口,在保证宽频带的条件下,缩短原有匹配端口尺寸,使得透镜整体尺寸减少20%,实现了Rotman透镜的紧凑性。改进模型的实测结果表明,该透镜工作频带为16.5~33.8 GHz,其中在17.2~32 GHz,S11优于15 dB,扫描角度为±30°。该透镜结构简单紧凑,能够有效地为相邻阵元提供稳定的相位差信号,很好地实现5G毫米波阵列多波束的目标。

毫米波Rotman透镜天线制造技术

Rotman透镜天线是某毫米波二维相控阵雷达关键部件,其波导腔多、精度高达±0.02mm,层壁薄至1mm、空腔面积比高达70%,零件加工困难且焊接成品率低。从优化天线工艺性设计入手,综合应用真空吸附装夹技术、高速铣加工技术、精密焊接组装技术,突破微变形焊接装夹技术,并通过优化数控加工程序和规范焊接工艺流程,保证了天线高精度加工和微变形精密焊接,天线波束指向和插损等关键指标一致性好,实现了天线的高战技术要求。

基于Rotman透镜天线的MAC协议设计

针对Ad hoc网络中基于定向天线的MAC协议控制算法复杂、难以处理冲突和资源利用率低等问题,提出一种基于Rotman透镜天线的TDMA MAC协议,简称RMAC协议。在现有研究的基础上,利用Rotman透镜天线的特点,简化邻节点发现的过程,给出资源状态表机制,实现高效无冲突的时隙预约,根据业务优先级提供预约时隙。仿真结果表明,RMAC协议能够充分发挥Rotman透镜天线空间复用的性能优势,能避免冲突并有效支持优先级机制,相比现有的定向TDMA MAC协议,提高了网络吞吐量和稳定性。

X波段高功率容量Rotman透镜设计与仿真

介绍了Rotman透镜的工作原理,给出了透镜的设计方程。为适应天线在高功率水平下工作的需求,使用平板型设计,以提升功率容量,采用宽度渐变的方式改善了Rotman透镜的传输线分布方式。设计了一款工作在9.4GHz、拥有9个输入端口和9个输出端口的高功率容量Rotman透镜天线。仿真结果表明,天线的扫描角度可以达到±22°,各方向增益大于16.5dBi,效率约为60%,功率容量可达到0.9GW。

基于带状线形式的宽带Rotman透镜设计

针对宽带多波束网络的需求,设计了一个32天线端口,24波束端口,扫描±45°基于带状线形式的Rotman透镜。通过全场仿真计算,分析了透镜波束端口到阵列之间S参数的幅度、时延特性,并据此计算了Rotman透镜的各个波束在不同频率的方向图。通过波束计算分析,发现基于微带形式的Rotman透镜相对于基于带状线形式的Rotman透镜在超宽带工作时有明显的色散效应。按照所做的基于带状线的透镜设计,制作了Rotman透镜测试样机。通过对样机的端口间幅度相位性能测试,对比分析了仿真和测试结果,验证了设计的Rotman透镜的超宽带波束扫描性能。

基于Rotman透镜的多波束天线阵设计方法

介绍了基于Rotman透镜的工作原理和设计方法,给出了一款Rotman透镜的多波束天线阵的设计结果,该天线阵工作频率为2~6 GHz,具有8个天线单元和7个波束端口,可覆盖±45°空域范围,其测试结果与设计结果吻合良好。

Rotman多波束网络的分析

研究了用于多波束形成网络的微带Ｒｏｔｍａｎ透镜．介绍了基于几何光学法的设计公式，并给出了透镜的相位特性，将透镜的波束口和阵列口等效为二维天线，利用天线理论得到了其幅度特性．并以具有３２个波束口和（或）３２个阵列口的Ｒｏｔｍａｎ透镜为例，分析了偏轴焦距、正轴与偏轴焦距比、波束口数、天线阵单元数、焦角、扫描角及频率等设计参数对透镜性能的影响，为多元Ｒｏｔｍａｎ透镜的设计提供了参考依据．

透镜的设计技术

介绍了Rotman透镜波束形成网络的特点,给出了设计方程以及设计要点,最后给出了一个模型透镜的测试结果,其值达到了预定的指标。

一种毫米波二维电扫有源相控阵雷达

采用多波束开关馈线与相控波束扫描相结合的技术实现了一种低成本毫米波二维电扫描有源相控阵雷达。该雷达主要包含电扫的关键组件Rotman透镜与多端口TR组件,配以高性能的模块化数字信号处理机。试验结果表明,该雷达能实现动目标检测与跟踪、前斜视调频步进SAR成像与扇扫成像。

一种多波束面阵天线的分析与设计

介绍了二维多波束天线的特点和实现二维多波束的几种方法 ,针对空馈的Rotman透镜推导出了由它馈电的平面天线阵的相位计算公式及设计方法 ,在此基础上成功地实现了空馈透镜的平面天线阵样机 ,并给出了相应的测试结果。