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32个波束口和（或）32个阵列口的Rotman透镜透镜为例,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。     

具有电倾角的双频双向印刷阵列天线

给出了由双面印刷偶极子组成的双频双向阵列天线设计,通过合理设计阵列馈电结构,实现了具有电倾角波束的天线,而不需使用复杂的移相器,极大地降低了天线的复杂度和成本;采用V形偶极子代替传统单元增加水平面波束宽度,并用微带结构的多工器将两个频段的阵列连接起来以实现双频特性,克服了一般双向天线仅为单频工作且不易实现电倾角的缺点．设计了具有20°电倾角的4单元和6单元双频天线阵列,分别工作在2．4GHz和5．8GHz频段．实验测试结果表明：天线在2．4GHz频段VSWR〈1．5的带宽有15％,增益为6．6dBi：而在5．8GHz频段VSWR〈1．5的带宽有6％,增益为8．0dBi．所设计的天线具有小型化、低成本、双频、多用途集成天线的优点．     

基于相同阵元数的阵列形式研究

智能天线作为通信领域中一项先进技术，最近得到了大力的发展，波束形成是智能天线技术的核心和理论基础，而阵列形式直接影响到天线的波束形成．通过对不同阵列形式的分析，研究了在相同阵元数情况下各种阵型的方向图．通过一定的准则搜索，对每种阵列得到了一个最优解并给出各种最优阵型的比较．最后通过性能比较得出，外环为奇数中心有一阵元的阵列形式为最优性能比较理想．     

天线罩对阵列天线方向图的影响

利用复源点波束场的叠加来模拟阵列天线的方向图,并利用复射线理论对带罩阵列天线的一体化辐射特性进行仿真分析,得到了对阵列天线与雷达罩一体化设计有参考价值的结论。     

基于不同天线阵列的移动通信系统下行波束设计

针对基于阵列天线的移动通信系统,讨论不同模型下的下行波束设计方法,并对圆天线阵列和直线天线阵列进行计算机仿真.仿真结果表明,圆天线阵较适合开关多波束设计,直线天线阵可用于下行选择性多波束设计.如果直线阵采用Chebyshev天线阵激励作为加权值幅度,则可实现下行波束优化设计,并使系统复杂度降低.     

一种S频段卫星通信相控阵天线设计

为了解决目前卫星通信相控阵天线波束扫描角度范围较小、低仰角增益较低等问题,采用双层微带结构,加载圆形金属腔体,实现了更宽波束的S频段圆极化相控阵单元,来提高相控阵低仰角增益．然后,用24个单元按照水滴状形式排布组成相控阵阵列,以减小风阻．仿真结果表明,在收发频段内,相控阵单元的电压驻波比小于1.3,轴比小于3dB,单元在阵中的3dB波瓣宽度为120°左右; 天线阵列在扫描到仰角25°时,其增益相比天顶方向(仰角90°)下降了4dB左右．最后,加工好的天线阵列测试结果和仿真结果具有很好的一致性,波束扫描角度较宽,低仰角增益较大,满足设计要求．     

基于波束空间的SAR阵列天线波束展宽方法

针对合成孔径雷达（SAR ）天线设计过程中,难于获得均匀幅度和较宽的照射区域,实现灵活多变的波束变换的问题,提出一种基于波束空间阵列天线波束展宽的方法.通过将平面阵列天线分成多个子阵列,以子阵列为单位设计出基本波束,再通过幅度和相位加权使各子阵波束在空中实现同相移位叠加,从而实现波束覆盖区域的控制.由于各子阵可作为基本单元来处理,只需对各子阵实行加权,即可极大地降低阵列导向矢量的数目,能灵活地设计各种波束图,实现指向控制和干扰抑制.仿真实验的结果证明了该方法的正确性和有效性.它可用于单波束发射多波束接收(SIMO)与多波束发射多波束接收（MIMO）等新的SAR成像体制中.     

抗干扰阵列天线的小型化及波束形成技术分析

在抗干扰阵列天线小型化的基础上,提出了一种波束形成的新技术．在实际设计中,通过减小阵列天线单元之间的间距实现了阵列天线的小型化;编制高频结构仿真VBScript脚本程序来提取阵元的有源方向图和有源阻抗数据;在Matlab中编写了基于差分进化算法的优化设计程序;通过Matlab来调用高频结构仿真进行全波仿真分析,得出最优的阵元加权因子以实现抗干扰阵列天线的波束零陷．研究结果表明,该技术能够非常精准地在干扰方向(30°,10°)上形成零陷,且零陷深度提高了32dB．     

一种小型化双低频4T4R基站天线阵列设计方法

能够支持双低频4T4R的MIMO基站阵列天线已成为目前运营商布网主流,当采用常规设计时,往往造成天线尺寸过大、风载荷过高等问题.在MIMO阵列天线小型化设计时,由于各阵列间距离缩小,电磁耦合急剧上升,导致各天线水平面波束宽度恶化,性能下降严重.针对此问题,提出了一种小型化阵列天线设计方法.采用波束合成技术,利用一种功率比随频率变化的新型不等功分电桥复用一组辐射单元,这样每列天线均可复用一个窄波束宽度单元,再通过该窄波束单元与其他宽波束单元合成理想的水平面波束宽度,提升天线覆盖性能.实测结果表明:采用本文阵列天线设计方法能够得到收敛的水平面波束宽度,范围在56°～68°,同时具有较好的增益和系统隔离度,大幅改善了天线性能.     

低副瓣边馈微带天线阵列设计

在实际应用中要求微带天线具备高增益、低副瓣、波束控制等特性。基于角馈方形微带贴片阵列天线的理论分析,采用中心短路、边缘馈电的方式设计了低副瓣ku波段单脉冲微带平面天线阵列。经测试所设计的10×10单元单脉冲微带天线阵的副瓣电平达到了-19.5dB。结果证明该设计方法对高增益单脉冲天线设计是有效可行的。     

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．     

兼顾远场和近场性能的便携式三维声纳设计

为了降低三维成像声纳系统的复杂度,并保证系统在整个水下探测范围内具有准确的波束图,提出兼顾远场和近场性能的便携式三维成像声纳设计方法. 该设计采用十字型阵列实现三维声纳成像,相比平面阵,极大降低了硬件复杂度,设备灵活轻便. 针对发射阵列,提出近场条件下的多频发射波束形成算法,根据十字型阵列的景深划分多个发射聚焦区间,并通过菲涅尔近似,配置各聚焦区间的时延参数,保证近场的波束性能. 针对接收阵列,提出优化的CZT (chirp zeta transform) 波束形成算法,可实现远场和近场条件下的快速波束形成,且计算量低于其他波束形成算法. 仿真实验表明,在近场聚焦区间内,该算法的角度分辨率和旁瓣高度变化差异较小,波束图性能稳定. 实际水下实验证实该设计可以在探测场景内获得清晰的水下三维图像.     

半导体激光列阵慢轴准直和聚焦特性

采用2块柱面透镜组成的望远镜系统对一个输出功率300 W的大功率半导体激光堆栈慢轴进行准直和聚焦,此堆栈由5个输出功率为60 W的列阵堆叠组成,中心波长808 nm.测量了由不同焦距的柱面透镜组合的光路聚焦后的腰斑直径,比较了柱面透镜的面型参数对腰斑直径的影响.使用Zemax软件模拟了光路,分析了系统的像差.在准直镜焦距f1=200 mm,聚焦镜焦距f2=100 mm时,光斑功率密度为3.05 kW/cm2.在316L不锈钢的辐照实验中,材料表面出现蒸发沟槽,熔化区深宽比约为0.5.     

广角高清细径视频鼻镜光学系统设计

为了满足现代医疗内窥镜对广角、细口径及高清像质的需求,设计了一款广角高清细径视频鼻镜镜头,该镜头由前物镜组、后物镜组及转像棒镜、场镜组成。该镜头使用了三片场镜,对系统的场曲及畸变进行补偿,同时也减小了光学系统的横向尺寸。系统采用的均是球面透镜,可以降低成本。该镜头设计参数:入瞳直径0.1mm,全视场角为100°,镜头外径为2mm,物镜焦距1.145mm。优化设计结果显示:优化后的系统总长为239mm,在空间截止频率116lp/mm处,光学传递函数(MTF)大于0.4,接近衍射极限,满足分辨率要求。     

半导体激光器光束准直系统设计

为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题，对高斯光束远场性能进行了分析，得出不能采用常规的倒置望远镜方法实现半导体激光器光束准直的结论．针对一种5mW半导体激光器。提出使用组合透镜的方法使其实现光束准直．运用光学设计的PW方法，使用ODP2光学设计软件，设计了两组三片式组合透镜构成的光束准直系统，经过象差检验，准直效果好．     

声透镜波束形成技术仿真研究

目前,使用电子电路的传统高分辨率声呐通常具有较大的体积、较高的功耗和较低的图像更新率.声透镜声呐使用声透镜形成图像,能够克服这些缺点.为此介绍了声透镜波束形成技术的基本原理和声场分析模型,对透镜形状、材料、尺寸,以及环境温度等参数对透镜声呐性能的影响进行了仿真研究.结果表明,上述参数对主瓣宽度、旁瓣高度、聚焦深度等声呐性能指标具有较大的影响,通过对声透镜的合理设计可以达到优化声呐性能的目的.     

一种通信波段强度比灵活可调的SPP分束器

提出了一种基于金属纳米线结构的等离子体分束器。该分束器由3条直纳米线和1条环形纳米线组成,具有1个输入端和2个输出端。在输入端注入圆偏振光,所激发的表面等离子体激元(SPP)沿纳米线向前传播。采用时域有限差分法分析了分束器两端光强度的辐射比值,结果表明,2个输出端的光强度之比受输入端与输出端及2个输出端之间夹角的调控效果较为明显。可以改变输出端与输入端的夹角,或者2个输出端之间的夹角来调节2个输出端的光强度之比。通过对结构参数的优化,在通信波长1310nm和1550nm实现了分束比可宽范围调整的等离子体分束器。这些特性显示了在未来光子器件集成和传感设备中的潜在应用。     

Design & Reality of CAD/CAM in Laser Beam Scanning Manufacturing System

In laser beam scanning manufacturing (LSM) system the PLT file was adopted as design file. The data of design file were processed by CAD software programmed. And the control model was adopted DEA control model. The DEA model was concerned with not only the distance of the two swaying mirrors, the distance between the swaying mirror and convex lens, the mirror swaying angle and the lens focal length but also the lens central height, the lens convex radius and the medium refractive index. It improved the precision and reduced the error in LBM system. The application of CAD/CAM system in LSM improved the LSM manufacturing velocity and manufacturing quality.     

水下专用成像物镜的设计

随着水下摄影的广泛运用,对大视场大相对孔径的成像物镜的需求也显得极其迫切,而目前国内外报道的水下成像物镜还不具备此特点。因此本文分析了大视场大相对孔径水下专用水下成像物镜的设计特点,运用ZEMAX软件进行模拟优化,得到了相对孔径为1/1.6,水下全视场72°,焦距8.96mm,光谱响应范围436～656nm,采用平行水密壳窗的水下专用摄影物镜。全视场MTF在空间频率46 lp/mm时高于0.3,在半径为10.8μm的圆内,能量集中度为80%,全视场畸变小于2%。能够满足深水微光摄影物镜对大视场、大相对孔径的需求。     

车灯配光镜组成单元光电检测方法

提出一种自动检测汽车车灯配光镜组成单元几何参数的方法。该系统以线阵CCD作为探测器件 ,利用激光束的准直性 ,通过测量激光通过配光镜棱镜后的偏转方位 ,或通过柱面镜折散开光束的宽度 ,确定出组成配光镜的棱镜顶角和柱面镜的半径。这种测量方法对于研究车灯配光性能 ,建立起配光镜设计模型和对配光镜模具进行修正具有实际意义。