基于贝塞尔波束的大景深毫米波介质透镜天线设计

提出了基于贝塞尔波束的大景深毫米波介质透镜天线的设计方法.利用轴锥镜生成贝塞尔波束,并根据成像要求分别设计了基于贝塞尔波束的毫米波介质透镜天线和基于高斯波束的毫米波介质透镜天线.在3mm波段进行了仿真测试及分析,仿真结果表明,所设计的基于贝塞尔波束的毫米波介质透镜天线的3dB宽度为3.23mm,景深约为228mm,相较于传统的基于高斯波束的毫米波介质透镜天线,基于贝塞尔波束的毫米波介质透镜天线可实现的景深提升至5倍以上.     

8mm点聚焦透镜天线设计

根据对物体毫米波信号采集的需要,设计一种工作于8 mm频段的点聚焦透镜天线,选用宽波束微带天线做馈源,设计焦距大小不同的双面透镜,采用电磁仿真软件CST对聚焦透镜天线进行仿真实验,从仿真结果可以看出,不同焦距双面透镜实现了预期聚焦效果且空间分辨率大小能够满足对物体逐点扫描的需求。     

基于新型泡沫材料的龙伯透镜天线设计

该文利用新型泡沫材料聚甲基丙烯酰亚胺(PMI),设计了一种适用于复杂太空环境探测的毫米波龙伯透镜天线,通过将泡沫材料的密度与介电常数相关联,结合传统龙伯透镜天线的工作原理进行仿真优化,实现了小型化高增益多波束的功能。仿真结果表明:该天线工作于33.7 GHz,增益可以达到25.65 dBi,波束宽度4.17°。该设计方法为将来小型化高增益的龙伯透镜的实现提供了新的思路。     

基于频率选择表面的宽带平面透镜天线设计

基于频率选择表面(FSSs),设计了一种工作于24GHz的平面透镜天线,通过采用通带内的多谐振点,增加频率选择表面的通带带宽以及相位的稳定性,从而达到展宽透镜天线工作带宽的目的,给出了这种透镜天线的设计理论及设计流程,分析了仿真过程及结果,并通过对方向图的实测验证了设计理论。     

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。     

面向毫米波透镜阵列的FNN天线选择算法

为了减少毫米波大规模多输入多输出( Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统在数据传输过程中所使用的射频链数目,解决高硬件成本和高功耗的问题,可以将透镜天线阵列作为一个实际有效的解决方案部署在毫米波MIMO系统的基站端.利用透镜天线阵列具有基于方向的能量聚焦特性,对透镜阵列进行天线选...     

A multi-beam planar lens antenna for UAV relay datalink

龙伯透镜天线表面放置多个馈源即可在同一频段或跨频段同时产生多个扫描波束跟踪多个目标,针对这一特点,设计了适用于C频段无人机中继数据链的紧凑多波束平板透镜天线。采用矢量球面波函数展开法结合差分进化算法优化设计透镜天线,仿真分析了单个Vivaldi天线照射3层直径160 mm平板透镜天线,天线增益优于传统均匀分层的透镜天线。同时,采用16个Vivaldi天线组成半圆环阵照射平板透镜天线,通过扫描波束的馈电切换,实现宽角范围的多波束覆盖。仿真结果表明:平板透镜天线在宽频带(5.5~9.0 GHz)内具有良好的多波束辐射特性。     

V频段圆柱龙伯透镜天线设计

设计并实现了一种V频段圆柱龙伯透镜天线.在平行平板波导间,根据龙伯透镜原理与介电常数等效原理,推导出了圆柱龙伯透镜天线的理论设计公式,并结合商业仿真软件高频结构仿真器(HFSS)仿真分析和优化,完成天线设计.仿真结果表明,该V频段圆柱龙伯透镜天线增益为21.4 dBi,波束宽度为1.56o,副瓣电平为-14.7 dB.根据设计结果,加工和测试验证V频段圆柱龙伯透镜天线的可实现性,实测结果表明,该天线增益为20.1 dBi,波束宽度为1.60o,副瓣电平为-11.1 dB,天线效率为45.7％,说明该天线具有一定的工程应用价值.     

毫米波天线

本文评述了适用于毫米波和亚毫米波的天线设计。该频段在通信、雷达和遥感方面的应用正在迅速发展,并且需要高性能天线。许多新颖的设计都致力于毫米波特性的开发利用。较短的波长意味着更严格的公差。从而要求更精密、更有效的反射面和馈源喇叭。本文综述了反射面天线、透镜天线、喇叭天线、平面天线、行波天线和集成天线。     

一种新的波导双工器设计方法

采用反射群时延理论结合三维电磁仿真软件进行毫米波滤波器和双工器研究,设计了应用于毫米波效应实验所需要的双工器。经三维电磁仿真,各端口回波损耗大于20 dB,输入端口隔离度大于60 dB。仿真结果表明该设计方法不仅能快速获得设计结果,且结果相当准确。该双工器将用于毫米波段注入效应实验中。     

基于光线追迹的LED裸眼三维显示技术准直性研究

在LED集成成像裸眼三维显示中,LED大屏幕的单个像素点的发散角很大,使用平凸及双凸透镜,图像的重构光线发散且相邻透镜单元间的像素串扰大,导致立体场景再现的过程中图像不清晰,影响重构三维图像的质量。根据光线追迹原理,分析了LED集成成像的成像过程,研究不同形状透镜阵列与LED集成成像相邻透镜单元间像素点间串扰的关系,仅使用单个凹凸透镜有效地控制了重构光线的发散问题,使通过透镜的重构光线更加汇聚准直,光线平行出射,有效地减小了相邻透镜间的像素串扰,提高了成像质量。通过比较字母模型成像的仿真结果,凹凸透镜非常适用于LED集成成像,成像的效果优于其他形状透镜。     

毫米波扩展半球透镜／物镜天线系统辐射特性分析

采用射线追踪和场积分的方法分析了扩展半球透镜／物镜天线系统的辐射特性，给出了计算结果，表明该系统具有良好的辐射特性。通过改变扩展半球透镜的扩展长度，可以实现集成电路与各种准光系统的耦合，具有很强的实用价值。     

毫米波焦面阵成像视场扩大分析

本文研究平面波倾斜入射在小F数毫米波焦面阵成像系统上衍射斑像差减小即视场扩大问题.采用射线追迹方法计算不同透镜剖面成像系统焦面上的点列图,对商用介质材料透镜通过优化剖面形状来减小像差从而获得视场扩大的效果.采用结合射线追迹和衍射积分的矢量孔径场法计算了透镜焦面上的衍射场分布,与实验结果做了比较,两者吻合.     

Ray tracing on extended hemispherical and elliptical silicon dielectric lenses

In this paper, extended hemispherical and elliptical silicon dielectric lenses are compared by means of ray tracing. It is shown that the optical focuses of two lenses are not at same position though the elliptical lens is synthesized from an extended hemispherical lens by carefully choosing a particular extension length as stated in ref[1]. It may be used to explain why the best compromise between alignment, directivity and Gaussian-coupling effciency will be obtained if the feed antenna is placed at the region between 2.2 mm and 2.4 mm of extension length (for 13.7 mm diameter lens, dielectric contant = 11.7).     

Numerical analysis of dielectric lens antennas using a ray-tracing method and HFSS software

In this paper, we use for the first time the ray-tracing method combined with the HFSS software to analyze lens antennas. HFSS is a very popular commercial tool that can provide very accurate results for the simulation of antennas. However, because of limitations on computational resources, it is hard to apply to solving large electromagnetic problems. In this paper, HFSS is used to simulate the fields of the feed part of a lens antenna. The ray tracing method is adopted for the lens part. This treatment makes the combined method feasible for solving large lens antennas. In using the ray-tracing method, cubicspline interpolation is exploited to fit the face of the lens and to solve for the derivatives at each point on the curved surface. Newton's method is applied to find the intercept between the ray and the curved surface. The numerical method proposed in this paper is very suitable for the analysis of dielectric lens antennas with arbitrary feeds and lens shapes. The validity of the idea is demonstrated by comparing the simulation results of this new method with those from using CST (Computer Simulation Technology) software. Very good agreement is achieved.     

基于射线跟踪的空地毫米波传播损耗预测

传播毫米波传播损耗模型假设收发端天线高度比较低,不直接适用于空地传输场景,本文基于射线跟踪原理提出了一种空地场景下毫米波通信的传播损耗统计模型。该模型推导分析了视距、反射、绕射和无信号四种不同传播情况的路径概率,并综合考虑了环境、频率、距离和天线高度等因素对路径损耗的影响。仿真分析结果表明,本文模型对不同场景和传播高度都具有良好的适用性,对于非视距情况的细化分类使其计算结果,比传统模型更为精确且与射线跟踪仿真结果更为吻合,可用于空地毫米波通信系统设计和算法优化等领域。      

Comparison of Diffraction Fields of Lens by Two Calculation Formulas

Diffraction fields in the focal space of some lens is investigated by using ray tracing and Stratton-Chu formulas. Two formulas are used. One is surface integration formula, and for another a line integration is added. Comparison of two calculation results is given. It is shown that for hyperbolic lens two calculations results are same and for extended hemi-ellipsoidal lens there are a lilt difference between them.     

用矢量球面波理论和互易原理分析伦伯透镜天线

伦伯透镜是一种球形分层介质天线,考虑到数值计算的复杂性,本文提出用矢量球面波理论和互易原理相结合,分析其性能。该方法首先用矢量球面波理论计算平面波入射到多层介质球的散射场,在此基础上,用互易原理将散射场转变成天线的远区辐射场。基于这种方法,本文着重研究了伦伯透镜天线的焦区场和远区场特性,包括透镜分层总数以及层与层之间存在的空气间隙对实际应用可能造成的影响。最后,对卫星通信中伦伯透镜天线多波束应用的可行性给出了分析结果。     

透镜球差对光纤输出激光器耦合效率的影响

使用光线追迹法分析高斯光束的透镜变换过程。首先使用高斯光束的透镜变换公式计算透镜的焦距及放置位置等耦合系统的参数,然后建立直角坐标系并利用耦合系统的参数构建方程,对边缘光线追迹,计算出像方束腰半径值。根据两种不同方法计算的束腰值计算激光束与光纤的耦合效率并进行比较,得出透镜的球差使得耦合效率降低的结论。最后采用双胶合透镜对球差适当的消除,耦合效率得到提高。     

附加相位修正副面的多波束环面天线方向图

首先利用等光程条件导出了抛物环面上的点与副面上的点的关系公式；其次，巧妙地利用微波光学强度定律、几何光学法和物理光学法给出了计算“附加相位校正副面的多波束抛物环面天线”的辐射方向图公式；最后，利用所得的辐射方向图公式对一个实际天线进行了理论计算，理论计算值和实验测试值吻合异常良好。