低频补偿TEM喇叭天线的仿真与测试

以超宽带窄脉冲辐射为应用背景,通过添加补偿回路并调整回路的大小,设计了一种具有低频补偿的超宽带TEM喇叭天线.利用FDTD方法对天线结构进行了仿真,分析了不同补偿回路大小时TEM喇叭天线的S11参数、相位特性、辐射带宽及前后向辐射场等参数,得到了在大于400 MHz频带范围内S11参数低于-10 dB的天线结构.制作天线原型,并进行了实际测试,频域S11参数测试结果与仿真结果基本吻合.通过对时域波形的分析可知,该天线具有较高的波形保真度.     

双极变张角时域天线设计

传统的超宽带天线概念是在频域下定义的,有些不能作为时域脉冲天线使用。为实现时域天线的定向性、低剖面、小尺寸、可承受高功率等性能,结合领结天线的低剖面特性和TEM喇叭天线的定向辐射特性设计双极变张角时域天线,该天线是根据光导开关的时域响应设计天线激励源的低剖面定向时域超宽带天线,仿真结果表明．该天线是一种高性能的时域天线。     

双极变张角时域天线设计

传统的超宽带天线概念是在频域下定义的,有些不能作为时域脉冲天线使用.为实现时域天线的定向性、低剖面、小尺寸、可承受高功率等性能,结合领结天线的低剖面特性和TEM喇叭天线的定向辐射特性设计双极变张角时域天线,该天线是根据光导开关的时域响应设计天线激励源的低剖面定向时域超宽带天线,仿真结果表明,该天线是一种高性能的时域天线.     

用于公路检测的超宽带横向电磁波喇叭天线

针对沥青路面层厚检测需求,设计了一种简单紧凑的超宽带横向电磁波(Transverse Electromagnetic,TEM)喇叭天线.相对于传统TEM喇叭天线的大尺寸设计,通过采用合理的指数渐变结构以及加载吸波材料,有效地减小了天线尺寸,极大地拓展了天线的阻抗带宽.仿真及测量结果表明:设计的TEM喇叭天线在0.83～12.8 GHz带宽内具有小于2的低电压驻波比,良好的辐射特性和较小的振铃,能够满足路用探地雷达系统要求.     

一种新型超宽带喇叭天线的研究

提出一种基于H波导的新型超宽带喇叭天线以减小一般的超宽带天线如TEM喇叭天线侧向泄漏较大的问题.先在理论上研究了H波导用作超宽带天线的可行性以及参数选择的依据,然后利用FDTD方法研究了同轴探针激励的H波导的时域传输特性和截断的H波导及喇叭的辐射特性,得出该天线可用于超宽带天线,尤其是该天线具有较小的侧向泄漏,使其可以用作天线阵的单元的结论.     

TEM喇叭天线设计与实验

设计了一种带有机玻璃天线罩的地平板结构横电磁波(TEM)喇叭接收天线,通过对馈入结构和辐射特性的理论分析初步确定关键结构尺寸,然后利用CST建立天线真实模型,完成相关结构参数的仿真优化,实现了快脉冲的较小馈入反射,时频特性良好。最后的天线测试结果表明,该TEM喇叭天线输入阻抗56 Ω,有效高度0.024 m,传递函数在3 GHz以内保持稳定,具备较好的时域保真度和馈入反射特性,适于作为超宽带接收天线。     

恒阻抗TEM喇叭天线设计关键问题研究

恒阻抗TEM喇叭天线具有沿轴线方向特性阻抗为一恒定值的特点,所以喇叭内的反射损耗非常小,常用于超宽带电磁脉冲的辐射与接收。为了提高恒阻抗TEM喇叭天线远场主射方向脉冲峰峰值,通过数值仿真和实验测试研究了天线口径以及特性阻抗值与远场主射脉冲的关系。研究发现,天线沿主轴方向长度一定时,脉冲源通过50Ω同轴线直接向天线馈电,远场主射方向脉冲峰峰值先随天线口径增大而迅速增加,当口径达到某一值时,脉冲峰峰值达到最大值,如果继续增大口径,脉冲峰峰值开始缓慢下降。对于各个特性阻抗值不同的TEM喇叭天线,当它们分别选取上述峰峰值最大对应的口径时,280Ω的恒阻抗天线远场主射方向脉冲峰峰值最大。     

一种应用于微波水分检测仪的角锥喇叭天线设计与分析

根据惠更新原理对比分析了几种常用喇叭天线的特性,依据角锥喇叭天线的设计理论,结合铁精矿水分微波检测仪的实际情况,设计了中心频率为9.4 GHz、增益大于10 dB的角锥喇叭天线结构.运用HFSS软件对该结构进行了仿真分析,通过仿真和对比分析得到一组较好满足工作需要的辐射增益方向图、驻波比等辐射特性,仿真结果验证了设计天线的可行性,为后期的试验和运行提供依据.     

不同参数超宽带反射面天线系统辐射特性

在超宽带反射面天线设计中,首要问题是馈电天线的方向图与反射器匹配。以往在频域上对反射面天线的研究发现,当馈源天线方向图给出约-11 dB的边缘照射时,反射面天线可实现其最佳性能。在参数化模拟了作为馈源的透射电子显微镜(TEM)喇叭天线方向图特性的基础上,根据反射面天线的频域设计准则,相应地加入合适的超宽带反射面天线,对其远场辐射特性进行模拟计算。为了获得尽可能大的远场辐射场,采用计算机仿真技术(CST)数值模拟软件,在0 GHz~1 GHz频率范围内模拟了以不同参数TEM喇叭天线作馈源的超宽带反射面天线的远场辐射特性,并在时域上对其结果进行分析。模拟结果表明,由于其相位中心的不确定性,作为馈源的TEM喇叭天线无法与反射面天线完全匹配,其沿着反射面天线主轴移动时产生的反射面口径场相位和幅度的变化影响着远场辐射场的变化,TEM喇叭天线的遮挡效应也不容忽视。     

瞬时超宽带TEM加脊喇叭的时域特性研究

根据瞬时超宽带天线的时域特点,仿真设计了一款超宽带TEM加脊喇叭天线,并对其频域和时域特性进行了初步研究,在频域内实现了3 GHz～18 GHz的超大带宽。在时域内进行了单个喇叭天线的时域信号测试,包括辐射的时域波形和峰峰值方向图。对该类天线的时域特性有了一定的认识。     

FDTD方法用于TEM喇叭天线传输效应的计算

如何高效而又有较少拖尾的将信号辐射出去是超宽带天线的设计关键，本文利用FDTD方法研究了TEM喇叭，得出喇叭的形状和激励脉冲的脉宽对TEM喇叭的传输波形的影响。     

指数渐变TEM喇叭辐射脉冲波形畸变分析

指数渐变TEM喇叭沿主轴方向长度一定时,主射方向上辐射脉冲峰峰值随口径高度递增,当辐射脉冲峰峰值到达最大值后,辐射脉冲峰峰值随着口径高度递减,并且辐射脉冲波形发生畸变。为了分析响应波形畸变原因,基于等效开路传输线模型给出指数渐变TEM喇叭脉冲响应的近似表达式,并且结合指数渐变TEM喇叭内部的电磁能量流动过程修正辐射脉冲表达式。理论分析表明,指数渐变TEM喇叭辐射脉冲由两个分量叠加而成,并且这分量之间存在的相对时延与高度渐变线的相对变化率正相关,过大的相对时延会使辐射脉冲的波形发生畸变,从而导致辐射脉冲峰峰值小于同尺寸线性渐变TEM喇叭的辐射脉冲峰峰值。利用电磁仿真软件得到相同尺寸的指数渐变TEM喇叭与线性渐变TEM喇叭的辐射脉冲波形,通过二者之间的对比验证理论分析的正确性。     

On the theory and calculation of directional waveguide-horn antennas

Excitation of a horn radiator by the coaxial line connected to the radiator is considered. A finite electromagnetic pulse with the TEM structure propagates in the line. It is shown that cancellation of the symmetry of rotation about the Z axis of the shape of the horn head results in the appearance at the Z axis of the flow of the efficient electromagnetic radiation directed along this axis, which is caused by the conversion of the TEM mode into the modes with linear (near the Z axis) polarization inside the horn. The possibility of control of the calculation accuracy and support of a high accuracy of calculation (which, for the considered examples, is about 0.1% in terms of the energy norm) is demonstrated.     

二元喇叭天线阵列的互耦研究

通过同轴线给天线馈电的方式,采用细导线FDTD方法模拟同轴线,研究了同轴传输线口径处内、外场之间的耦合,并分析了二元TEM喇叭天线阵的耦合问题,通过对单一喇叭进行馈电计算了天线阵单元的自阻抗和互阻抗.结果表明.在所考虑的频段内自阻抗和互阻抗不随频率的变化而变化,具有很好的宽带性能.     

Accurate analysis of TEM horn antennas for pulse radiation

In the past, various approximate theoretical models have been used to analyze TEM horn antennas. Because of the limitations of these approximate models, there has been, to date, only qualitative agreement of measurements for TEM horn antennas with the predictions of the theories. The finite-difference time-domain (FDTD) method is used to accurately analyze TEM horn antennas for pulse radiation. First, the metallic triangular-plate TEM horn antenna is considered. Computed results for the reflected voltage in the feeding transmission line and the time-varying radiated electric field are shown to be in very good agreement with new experimental measurements. Graphs of the electric field in the space surrounding the antenna (magnitude of field plotted on a color scale) are used to give a physical insight into the process of radiation. Next, the method is used to analyze two TEM horns that were previously designed for pulse radiation. The geometry and electrical properties of these antennas are more complicated than for the metallic, triangular-plate horn. One has shaped metallic plates with a resistive termination at the open end; the other has plates whose resistance varies continuously along their length. The computed results for these antennas are compared with previously made experimental measurements     

超宽带（UWB）短脉冲天线性能改善方法研究

分析了各种超宽带短脉冲天线的性能 ,针对各天线存在的不同特点采取不同的措施进行改进。改变对数周期天线的馈电方式可以避免滞后失真 ;根据 WU- KING偶极子理论 ,对圆柱单极子天线、单圆锥天线和 TEM喇叭天线等进行加载可以有效减小反射 ,改善了天线辐射短脉冲的性能 ,但同时也导致了辐射效率的降低     

新型圆锥加脊TEM喇叭天线的分析

ＴＥＭ喇叭是一种超宽带天线，在瞬态场和超宽带雷达的研究中具有良好的理论和应用价值，本文首先应用格林函数法分析了壁无限薄的圆锥加脊ＴＥＭ喇叭天线，计算了喇叭上的电荷分布及截面阻抗，并分析这种ＴＥＭ喇叭天线在不同辐射方向的波形，结果表明这 超宽带和波形保真性。     

一种电磁脉冲辐射系统设计

提出一种电磁脉冲辐射系统设计方案,此系统由Marx发生器、短路-锐化组合开关型脉冲形成线和带低频补偿的高功率超宽带横向电磁波(TEM)喇叭天线组成。Marx发生器产生的单极脉冲经过短路-锐化组合开关型脉冲形成线锐化成双极脉冲,然后馈入天线进行辐射。仿真结果表明,在充电电压为10 kV时,电磁脉冲源可产生脉冲宽度1.41 ns、峰值功率7.69 MW的双极脉冲,此双极脉冲频谱主要分布在0~1.6 GHz频率范围内;高功率超宽带TEM喇叭天线带宽为0.625~2.9 GHz(相对带宽为129%),功率容量可达10 MW,能有效地将电磁脉冲源产生的双极脉冲辐射出去。     

LDA抽运Nd:YLF再生放大器的实验研究

研制了一台激光二极管列阵(LDA)抽运的Nd:YLF再生放大器。再生放大器工作波长1053 nm，重复频率1 Hz，输出4 ns宽基横模TEM00激光脉冲的能量为2 mJ。总放大倍数达到了1×10 7，输出能量稳定性优于±4.7%(峰值)。给出了再生放大器的实验装置和有关实验结果。