用于天线绕射计算的场相关法

本文系统推导了场相关定理的几种表达形式,指明了它们的应用条件,并介绍了一个应用实例。该例表明,用场相关法进行卡塞格仑天线副反射面的绕射改形是很有效的,在不修改主反射面情况下理论上已得到0.5分贝以上的口径效率改进。     

对微波接力站现有的经典卡氏天线改造的建议

本文在作者已经获取的理论与实践成果基础上,提出对我国微波中继站现行广泛应用的经典卡塞格伦天线进行技术改造的意见.其措施是保持原造价高昂的抛物主面结构不变,从控制口径场分布以提高效率和改善副瓣电平出发仅对副反射面赋形;再根据馈源的相位中心和组合馈源的等效辐射中心的位置,调整抛物面位置以获得最佳轴向位移. 这种改造在经济上是价廉的,在效果上是显见的,在技术上是可行的.对现行大量采用经典卡氏天线的微波站的通讯质量的提高容易收到立竿见影的效果.可供参考与借鉴,具有一定的现实意义。     

基于口面场分布函数的赋形天线设计

标准卡塞格伦天线的口径效率和截获效率之间存在矛盾,限制了天线效率的提高。采用特定的口面场分布函数对天线主副反射面进行赋形。设计了一副Ku频段的高效率、低剖面、短焦距的卡塞格伦天线,同时给出了一种口面场曲线随半径增大而快速下降,接近口面边缘时有所上升的口面场分布函数。仿真结果表明,文章所设计的赋形天线在Ku接收频段内效率大于66.2%,在Ku发射频段内效率大于67.53%,证实了这种赋形方法对天线效率有明显的改善。     

一种新型溅散板馈源天线

为了改善溅散板馈源天线中开口辐射波导的终端匹配性能并得到对称方向图,提出了一种Ku波段介质锥加载喇叭式溅散板馈源天线结构。该结构将聚四氟乙烯材料(介电常数为2.56)的介质体悬空插入圆锥喇叭内部,使介质体与空气更好地匹配。CST数值仿真结果表明,在工作频段内馈源VSWR达到1.11以下,方向图具有良好的对称性;同时,介质锥加载副反射面构成的一种新型的溅散板馈源作为代替传统卡塞格伦天线中的馈源和副反射面,省去了支撑副反射面的支杆,减小了遮挡,提高了天线效率,达到了60%以上,为工程设计提供很好的理论依据。     

单脉冲雷达天线测角精度分析

概述单脉冲卡塞格伦天线一馈线系统影响次级差方向图零点偏移与零值深度的各种因素。提出了将馈源两单元支路的振幅与相位不平衡影响从诸因素中分离出来,确定其不平衡程度的方法;文中所提出的一种关于馈源倾斜影响单脉冲天线性能的计算方法,可以说明影响机理,且结果简化;而关于卡塞格伦天线各部件偏移的等效分析,可用以简化当馈源或付反射器存在横向与纵向偏移时的次级方向图性能计算。全部结果均为适宜于工程估算的简单公式。最后简述卡塞格伦天线各部件偏移影响的比较准确的计算。由所计算的结果可以得出结论:哪一些因素影响是重大的,应予特别注意。由分析得知各因素影响结果之间的关系,因而可以通过整个系统的精心调整来提高总的测角精度。     

表面误差对侧馈偏置卡塞格伦天线辐射场的影响

以侧馈偏置卡塞格伦双反射面天线为对象,通过数值计算方法分析了该天线的平均功率方向图,研究了反射面随机表面误差对天线辐射特性的影响．分析过程中首先将反射面上某点的随机误差量定义为该点在标准反射面法线方向上的偏移量,并认为反射面上每一个小区域内的偏移量相同,然后在随机表面误差带来的口径相位误差服从均值为零的正态分布的条件下,推导了天线平均功率方向图的计算公式,并利用该公式模拟计算了相关的数据和曲线．文中结果可为反射面制造精度的确定提供参考．     

侧馈偏置卡塞格伦天线的面赋形研究

为改善星载天线的宽角扫描特性,采用射线追踪的方法,通过优化的思想对侧馈偏置卡塞格伦(SFOC)天线的主反射面进行了面赋形设计．为增加反射面表达式的灵活性,设计时首先根据反射面的初始数据,以双三次B样条函数逼近其形状,然后以各馈源相位中心到与其对应的扫描口径面的路径等长为优化目标,通过Powell方法对样条函数的插值数据点进行调节,最终确定了反射面的形状．分析结果表明,面赋形工作有效降低了SFOC天线一维扫描和二维扫描过程中由相位误差带来的增益损失,改善了该天线系统的宽角扫描特性．     

宽角扫描双反射面天线的方向图分析

为了计算双反射面天线的宽角扫描辐射特性,该文给出了一种双反射面天线的方向图混合分析方法．先将几何光学和基于傅里叶-贝塞尔方法的物理光学相结合,提出了一种有效的双反射面天线次级方向图分析方法．与文献中已有结果的比较表明,文中的混合方法是可行和精确的,并采用该混合方法对一个侧馈偏置卡塞格伦天线进行了分析,给出了该天线的宽角扫描辐射特性和增益．计算结果表明,该天线在宽角扫描过程中,辐射方向图无太大畸变,增益损失很小,副瓣电平优于-20dB．     

卡塞格伦天线的快速设计

卡塞格伦天线的主抛物镜面的设计与前馈抛物镜面的设计中,除“焦径比”的选择有所不同外,基本上差别不大。但是,比起常规抛物面天线照射器的设计来说,卡塞格伦天线的“照射器—双曲面辅镜系统”的设计要复杂得多,因为它将涉及到照射器的尺寸,双曲面辅镜的口径、焦距、离心率等一系列参数。本文提出又一种快速设计“照射器—双曲面辅镜系统”的方法,设计原则是该系统对主口面的遮盖为最小和对主口面的照射为最佳。笔者曾用这种方法设计了一付微波中继接力通讯天线,实测结果表明是满足予定指标的。     

双反射面天线副面改形的改进设计

传统的卡塞格伦天线以及威廉姆[1]修正型天线的设计均基于几何光学原理,不考虑电波的绕射效应。由于几何光学假定的近似性,使得天线的实际效率比设计效率要低。为了提高天线效率而又不增大天线的口径尺寸,就必须改变天线面的形状。理论上讲天线的主面和副面都有改变的必要和可能。为了便于实际应用,这里只研究对副面改形以提高天线效率的问题。借助于文献[2]的原则思想,本文提供了一个简便有效的优化改形方法。对两个实例的计算结果是改形后天线效率分别达到84.8%和85.9%。这些数值远高于改形前的天线效率。     

光学天线光中比对外差效率的影响

本文采用光障比的概念,计算和分析了使用卡塞格仑中天线系统时,激光相干检测的外差效率。结果表明,均匀本振场时,在探测器半径R_o近似等于0.75倍信号场爱里斑半径R_A时,外差效率达到最大。使用天线比不使用天线对信号光场的到达角要求更严,其值差一个数量级。     

高性能溅散板馈源天线分析与设计

为提升微波接力与点对点通信系统的传输距离及抗干扰能力,文中设计了一款口径为0.3m,中心频率为15GHz的高性能溅散板馈源天线．通过采取对溅散板馈源介质支撑镜和副反射面赋形的方法,实现馈源E面和H面的方向图在主反射面照射角范围内等化,在照射角范围外迅速滚降; 然后,通过优化介质匹配塞完成天线的阻抗匹配;最后,对所设计的天线模型进行样件加工并测试．测试结果表明,该天线中心频点的增益达到32.43dBi,最大旁瓣电平抑制在-21.89dB,E面和H面的前后比均达到59.57dB．仿真与实测结果吻合良好,设计方法行之有效．     

提高天线增益的超材料FSS结构设计

提出一种超材料频率选择表面结构,可以提高超宽带天线的增益,解决超宽带天线辐射效率低、反向辐射损耗大的问题。圆形贴片微带天线具有超宽带的辐射特性,作为反射面的频率选择表面位于超宽带天线介质基板的正下方,超材料单元以5×6方式排列于反射面的上表面。所设计的超材料频率选择表面结构具有超宽的频率带隙特性,置于超宽带天线下方,提高了天线的辐射效率,仿真结果表明在原天线的工作频段范围内,具有反射面的超宽带天线比原天线增益平均提高了3.28 dB。天线整体结构尺寸小且易于集成,可应用于使用超宽带技术的小体积便携式移动通信设备中。     

V-STARS摄影测量系统及其在抛物面天线测量中的应用

抛物面天线在通讯、遥感、气象观测、天文观测等领域得到广泛的应用,抛物面天线的表面精度对微波通信和观测的效率起着关键作用,本文基于V-STARTS摄影测量软件,在天线反射面上粘贴测量标志,通过摄影来测量天线表面曲线并建立起三维模型,这种方法简化并缩短了测量过程,降低了人为误差对测量精度的影响,有效的提高天线测量的精度和效率.     

钻孔雷达定向天线仿真与设计

采用分布介质加载和集中电阻加载宽带小型化技术, 设计了一个四方向的定向天线. 天线中心频率处方向图前瓣增益比后瓣增益大28dB, 天线主瓣增益为5.4dB, 天线辐射的前向与后向时域脉冲波形峰峰值之比大于3, 时域电场脉冲波形拖尾小于主峰幅度1/5. 通过全向、定向钻孔雷达天线进行联合仿真, 结果表明天线定向效果明显. 为了验证天线性能, 实际加工制作了仿真的天线, 并进行测试, 测试得到的天线S11与仿真结果吻合.     

大型星载天线展开机构中同步齿轮系防卡滞研究

大型星载天线展开机构中常采用齿轮系统来实现桁架结构的同步展开，而卡滞失效是展开机构中同步齿轮副的一种主要失效形式．从齿轮啮合的极限位置出发，给出了同步齿轮副不发生卡滞的条件．在综合考虑齿轮加工误差、装配误差和太空环境温度等因素的基础上，构建了齿轮副防卡滞的可靠性分析模型，得到了用最小齿顶隙表示的齿轮啮合运动功能函数．把齿轮形状和位置的实际尺寸视为随机变量。用二阶矩方法推导出齿轮防卡滞可靠度的计算公式．最后，针对某周边桁架式星载天线的实例进行计算。得到如下结论：1)温度荷载对于同步齿轮系防卡滞可靠性的影响不客忽视；2)如果两齿轮以标准中心距安装。太空环境中的热变形会明显降低齿轮的传动性能；3)适当采用正变位中心距安装齿轮副，并避免星载天线的展开机构在高温下工作，可以提高防卡滞可靠度．     

连续THz波双频偶极天线优化设计

为了提高无线通信应用中THz天线的性能,在微波段双频偶极天线基础上设计适用于THz频段的双频偶极天线.该天线通过结合交叉电极结构来提高天线的激光耦合效率以及所能承受的激光功率,采用双层衬底材料来改善天线的电学辐射特性.仿真结果表明,以反射损耗和辐射阻抗等作为目标对天线的结构参数进行优化,当天线工作谐振频率点分别为0.2和0.65 THz时天线的反射损耗均小于-25 dB,且辐射阻抗达到局部极大值.对天线的结构参数研究表明,改变天线的电极间隙能够使天线工作在需要的高频谐振频率.     

目标红外热像的等效辐射-汇聚法数值模拟

为得到红外成像阵列面上的目标辐照强度分布,提出等效辐射-汇聚法.将目标红外成像过程分解为目标表面辐射场的产生和空间传输与红外系统中的汇聚成像两个阶段.采用蒙特卡罗法模拟目标表面的等效辐射形成及其向红外系统的传输过程;利用光学成像位置和光强变换关系确定目标任意点的成像方位及汇聚到成像点的辐照强度.以SDM标准飞机模型为对象,采用该方法模拟获得了不同探测角度下的红外热像,并与从红外成像阵列面发射光线的反向蒙特卡罗方法进行了计算效率的对比.计算结果表明:对于单个探测方位,等效辐射法与反向蒙特卡罗的计算效率相当;而对于多个探测方位,由于目标等效辐射(或辐射传递因子)的独立性和可复用性,相对于反向蒙特卡罗法,等效辐射-汇聚法能够提高计算效率,更便于工程应用.     

线缆-机箱电磁兼容分析的PEEC-MoM混合方法

针对线缆-机箱系统的电磁兼容性问题,提出了一种部分元等效电路法与矩量法混合的数值分析方法．利用部分元等效电路法建立线缆、电连接器和内部印刷电路板的等效高频电路模型,通过电路分析方法得到其激励特性,并基于能量守恒定理将其等效为辐射偶极子天线,最后加入矩量法分析的机箱屏效模型中,进行内部电路板信号完整性分析和机箱屏效计算．机箱内部印刷电路板信号完整性分析结果与商用软件微波仿真工作室的计算结果吻合良好,线缆机箱屏效实验测试结果与分析结果同样吻合良好,计算精度满足电磁兼容工程分析的需要,表明了文中所提方法的有效性．     

基于虚拟加工的数控车削过程优化

为了优化车削加工过程,提高加工效率,提出基于虚拟加工技术预测实际切削参数,采用数控程序优化实现数控切削过程优化的方法.应用轮廓多边形的工件模型表示法,研究车削过程中瞬时切削深度和切削速度的获取算法,进一步利用优化算法和数控程序修正,实现数控车削过程的优化.实际切削实验和分析对比表明:加工时间显著缩短,充分利用了机床加工能力,优化后的切削过程得到了改善,提高了加工效率。