一种背腔式去耦宽角扫描阵列的设计与研究

为了满足无线通信应用中大角度波束覆盖的需求,设计了一种全金属背腔式去耦宽角扫描相控阵。该天线工作于X波段,辐射主体为带有缝隙巴伦的对称振子,巴伦与馈电SMP转接头一体化设计,并在巴伦与SMP连接处加载背腔。背腔的加载一方面可为天线提供垂直方向的电流,展宽阵中方向图的波束宽度;另一方面,相邻天线单元上会产生反相耦合电流,从而降低互耦。天线具有从8.6~11.2 GHz(26.3%)的阻抗带宽,在工作频带内相邻单元间的互耦低于−25 dB;在8.6~9.3 GHz可实现±70°范围内波束扫描,在扫描到最大角度时主瓣增益仅下降2.4 dB,副瓣低于−9.4 dB;在9.3~11.2 GHz具有±45°波束扫描,主瓣增益波动小于2.5 dB,副瓣低于−10 dB的辐射性能。天线具有波束扫描宽、结构稳定、鲁棒性好等特点,在无线通信系统中具有应用价值。

S频段阿基米德锥柱螺旋天线设计

根据卫星S频段测控系统通信需求,设计了S频段宽频带高增益圆极化的阿基米德锥柱螺旋天线。通过四分之一波长同轴缝隙巴伦完成信号的平衡-不平衡转化以及宽带阻抗匹配。双臂阿基米德天线可以很好地提供圆极化特性,作为锥台的FR4材料除了为天线提供支撑,也有效地完成了增益与波束宽度的控制。实测天线在收发频段内驻波比小于1.5,±70°范围内增益大于0 dBi,轴比小于5 dB,可有效地实现测控天线的收发复用功能。

一种可调式自相移印制四臂螺旋天线

船载海事卫星(INMARSAT)通信天线波束宽度较窄,且在风浪下船体摇晃难以与低仰角处卫星进行通信。提出一种带有开槽巴伦的可调式自相移四臂螺旋天线,避免了馈电网络造成的横向面积过大等问题。天线长振子臂长度可微调,结合调整开槽巴伦上的移动环,可以局部改变天线通信频带。通过基于有限元算法的HFSS仿真和实验,得出该天线具有宽波束特性,3 dB波瓣宽度约为165°。另外,可以实现左右圆极化互相转换,在较宽的角度下,天线轴比低于6 dB。该天线既可以作为海事卫星通信天线,又可以作为北斗、GPS导航天线和测浪高所用的左旋圆极化天线。

微带线-槽线馈电缝隙等角螺旋天线设计

被动雷达导引头为探测与跟踪目标可采用宽带等角螺旋天线,针对降低等角螺旋天线剖面,该文提出一种低剖面背腔式微带线-槽线馈电缝隙等角螺旋天线。微带线-槽线巴伦(Balun)中渐变微带线将同轴线激励的不平衡电场最终转化为槽线处平衡电场。实测结果表明,该缝隙等角螺旋天线实现了1:9的电压驻波比(VSWR)带宽,良好的辐射方向图与圆极化特性。在天线背面加入高度仅有0.05L l(L l为最低工作频率所对应自由空间中波长)的反射腔,腔内放置矩形环状吸波材料,有效拓展了天线低频段带宽。测试结果表明带有反射腔的缝隙等角螺旋天线实现了1:6.4的电压驻波比带宽,天线增益大于4 dB,良好的圆极化与方向图特性。平面化、一体化的馈电方式与低剖面反射腔有效降低了缝隙等角螺旋天线剖面,测试结果验证了该文所提出的微带线-槽线巴伦馈电缝隙等角螺旋天线设计方法的有效性。

S波段高增益Vivaldi天线设计

本文设计了一种工作在S波段超宽带、高增益的Vivaldi天线。该天线以传统Vivaldi天线为出发点,设计主辐射贴片结构为槽线渐变辐射器,引入开槽设计和三角形引向器进一步提高天线的整体辐射性能。馈电结构采用易于加工的渐变微带线转槽线耦合结构进行馈电,实现不平衡结构到平衡结构的转变。合理选择了介电常数为3.66的Rogers RO4350C介质基板材料,天线的总体尺寸为100mm×80mm×1.5mm。仿真结果表明,在2~4GHz的带宽内驻波比小于1.5,增益达到6.7 d B,且方向图的一致性较好。

34-36GHz平衡二倍频器的设计与仿真

主要进行了34-36GHz平衡二倍频器的设计与仿真。倍频电路采用平衡式结构,输入、输出端分别只有奇次和偶次谐波,有良好的隔离性,便于在输入、输出端分别进行阻抗的匹配[1]。采用CPW作为安装并联器件的平衡电路,为了与CPW配合,使用槽线到微带的过渡实现Balun电桥[2]。此设计中包含了微带-CPW过渡,槽线-微带过渡结构以及微带-波导过渡结构,信号经SMA接头输入,由WR-28标准波导输出。得到的平衡二倍频器,在输入频率17-18GHz,输出频率34-36GHz的频带内,变频损耗在5.507dB-6.503dB之间,倍频性能良好。

双极性脉冲电源的平衡变压器技术

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)采用的是新型冲击磁铁Slotted Pipe Kicker,其结构上要求双极性供电．平衡变压器是实现双极性的关键部件,是解决脉冲源闸流管阴极可直接接地的绝好技术途径．平衡变压器是一种具有特殊用途的高压快脉冲变压器,因此其设计除了要解决高压快脉冲变压器的一般性技术问题外,还必须着重考虑电流平衡度指标．通过理论分析、模拟计算和测试实验证明不平衡电流主要由变压器的励磁电流和磁芯涡流损耗等效电流两部分组成．平衡变压器磁芯材料和几何尺寸选取,以及原副边导体结构设计是实现设计指标的关键所在．样机测试结果与设计计算结果相符,验证了平衡变压器设计理论的正确性,且平衡度D＜1%达到预定指标．