基于反射型超表面的超宽带涡旋波生成

由于轨道角动量的模态正交性,涡旋波的应用已成为提升信道容量的关键。然而,现有的涡旋波产生装置存在带宽窄、效率低、结构复杂等缺点,不利于无线通信系统信号的高效传输。文章利用 Pancharatnam-Berry相位原理,提出了 1种用于产生涡旋波的反射型超表面,能覆盖 8.6~19.3 GHz(相对带宽 76.7%)的频率范围,且在整个工作频带内入射平面波转换为反射涡旋波的效率达 80%以上。为验证所提超表面结构的性能,模拟了由不同旋转角的单元结构组成的超表面反射阵列,在右旋圆极化波的激励下,产生了期望模式数 l= 2的轨道角动量涡旋波,其数值模拟结果与理论相符。提出的超表面具有工作频带宽、模式纯度较高、低剖面、易于制作等优点,为超宽带涡旋波的产生提供了新的参考。     

Mechanical investigation of a multi-layer reflectarray for Ku-band space antennas

A multi layer sandwich panel of printed reflectarray (RA) is a complex composition of many different materials enabling a required performance with exceptional properties. The major properties of a multilayer RA include the following: the use of array layers of reflective patches forming the flat structure gives the possibility to focus the electromagnetic waves; the use of more than one reflecting layer is widening the RF bandwidth; the possibility of having two different polarisations and two different contours of the beams.To achieve the mentioned properties, analytical and experimental investigations have been carried out. A sandwich panel for a three-layer printed reflectarray for dual polarisation with a different coverage in each polarisation has been designed, manufactured and tested. The measured radiation patterns of the RA show that gain requirements are fulfilled in a 10% bandwidth. Thickness and flatness accuracy requirements are also fulfilled. Low dissipative electric losses (0.35 dB) have been achieved, as a result of an appropriate mechanical design and selection of low-loss materials for the RA panel.     

Active,compact, wideband,receiving filtenna with power adaptation for space-limited wireless platforms

An active, compact, wideband, receiving filtenna with power adaptation for space-limited wireless platforms is presented. By organically combining a filtering antenna and a Variable Gain Amplifier (VGA), the proposed co-designed active filtenna is achieved. Its power adaptation is empowered by controlling gain of the VGA unit. A demonstrated prototype with a compact overall size is fabricated, assembled and measured. Good performances are achieved. Furthermore, in any condition, the proposed active filtenna displays outstanding impedance matching (|S₁₁| < ?10 dB) and high passband skirt selectivity at upper and lower stopbands (Selectivity ≥ 170 dB/GHz).     

介质层中频率选择表面散射特性分析

利用等效电路法分析了一种夹于介质层中的频率选择表面的散射特性。这种频率选择表面是由具有低通高阻选频特性的栅格方回路振子阵列构成。数值计算结果表明,介质夹层频率选择表面结构具有较好的反射和透射谐振频率可调性,并且其频率响应特性随入射波入射角的变化较缓慢。利用这种结构,可以制作低雷达散射截面天线的滤波反射面。     

Design and characteristics of a multiband communication satelliteantenna system

Feasibility studies on a multiband communication satellite antenna system and the key technologies involved in devising this system are described. The proposed multiband communication satellite utilizes four frequency bands: Ka (30/20 GHz), Ku (14/12 GHz), C (6/4 GHz), and S (2.6/2.5 GHz). It has six beam configurations, three multibeam and three shaped-beam. The following key technologies are presented: (1) a low-loss frequency selective subreflector (FSR) for compact feeds, (2) a low-loss and broadband frequency selective surface (FSS), and (3) a highly accurate and reliable mesh reflector     

频率选择表面机载雷达天线的研究

研究了降低机载雷达天线散射截面的频率选择表面(FSS)极化扭转板。根据Floquet定理利用模式电压概念建立矢量模式,对二维周期阵列的频率选择表面进行理论分析和计算。设计并加工了一种降低机载雷达天线散射载面的频率选择表面极化扭转板结构。计算和实验表明:频率选择表面的极化扭转板在雷达天线工作通带内保持与原极化扭转板的性能不变,而在工作通带外具有降低雷达散射载面的效果。降低雷达散射截面7～10dB。     

低散射等剖面机身影区后向绕射机理分析

阴影区的后向绕射是低散射截面飞行器和部件ＲＣＳ的主要贡献之一,有效地抑制它可以进一步地减缩ＲＣＳ。针对低散射等剖面机身,应用几何绕射理论和等效电磁流法,分析了阴影区的凸曲面爬行绕射和尖劈绕射机理,提出了阴影区后向绕射的ＲＣＳ计算方法,给出了计算实例。通过实验验证,表明提出的分析方法对一般低散射截面机身是有相当精度的。     

单边膨胀喷管内流动分离非定常特性

结合聚焦纹影和动态压力测量技术,对基于特征线法设计的单边膨胀喷管(SERN)不同落压比(NPR)条件下喷管内流场结构和壁面压力进行了试验测量,通过壁面压力时域和频域综合分析获得了喷管内流动分离非定常特性。结果表明:过膨胀状态下单边膨胀喷管内流场结构具有明显的非对称特征,喷管上壁面流动分离模态为受限激波分离(RSS),而下壁面流动分离模态为自由激波分离(FSS);相比于FSS模态,RSS模态下出口附近壁面压力振荡更剧烈。喷管上、下壁面压力标准差峰值均在分离点附近,且概率密度函数分布向一侧偏斜或出现双峰现象。RSS模态下,激波运动呈明显低频特性;FSS模态下,激波非定常特性不仅受回旋区压力扰动的影响,且受分离剪切层的影响。      

Ka波段高增益圆极化机载微带天线阵的设计与实现

设计、分析、制作了一种工作在Ka波段的4单元高增益、圆极化机载微带天线阵列。利用顺序旋转阵列和串并馈方式的微带线网络馈电,显著改善了天线的轴比带宽和驻波带宽,减少了馈线损耗,实现了高增益。采用L型微带调配枝节对贴片单元进行匹配,便于组阵,解决了阵列空间布局不合理的难题;馈电网络和天线单元集成在同一介质基板上,易于加工和制作。测试结果表明:该天线阵具有高增益和良好的圆极化特性,从而证实了该方法的正确性和实用性。本文所设计的天线由于具有体积小、质量轻、结构紧凑、易于集成等优点,在机载相控阵雷达以及卫星通信系统中具有很好的应用前景。     

多薄层涂覆吸波材料计算设计方法研究

介绍了多薄层吸波材料的计算设计理论及优化方法 ,给出了单层、双层、多层吸波材料的计算设计结果 ,并预报了多层吸波材料对入射波的能量衰减和吸收带宽。采用表面涂覆技术制备了多薄层涂覆吸波材料的平板试样 ,并测试了其吸收带宽、吸收峰位及功率衰减等技术指标。理论计算与实验比较研究表明 ,采用第一性原理计算和计算机辅助优化设计结果与实验基本吻合。     

地球同步轨道薄膜太阳帆的姿态轨道控制方法

薄膜太阳帆（FSS）是集推进、发电和姿轨控功能于一体化的超大型挠性太阳帆式航天器，通过调整薄膜反射率产生可变推力和力矩，实现其姿态和轨道运动控制。结合薄膜太阳帆在地球同步轨道运行时的受力特性进行了轨道漂移分析。通过建立薄膜太阳帆动力学模型及受力模型，提出了调整帆面角度轨道修正方法以及基于薄膜光压力矩角动量卸载的长期在轨对日定向面内双轴动量轮稳定控制方法。通过系统仿真验证表明所提的轨道修正和对日定向控制方法是合理有效的，可使薄膜太阳帆长期在定点位置维持对日定向。     

基于角度分集的机载超宽带MIMO天线设计

为了提高机载通信设备信道容量和进一步减小天线安装空间，提出一种采用角度分集技术的超宽带（UWB）多输入多输出（MIMO）天线。该天线将Vivaldi天线和超宽带槽天线进行了集成设计，无需采用解耦结构便可获得较高的端口隔离度，大大提高了数据传输率。通过在Vivaldi天线辐射臂上开一对方形缝隙和在介质板背面增加长方形辐射贴片，可以有效减小天线的尺寸，设计的UWB-MIMO天线尺寸为36 mm×36 mm×0.8 mm。给出了天线的设计流程，加工了天线实物，并对其进行了测量。仿真和实测结果表明MIMO天线具有超宽的阻抗带宽，可以覆盖整个3.1~10.6 GHz超宽带频段。Vivaldi天线阻抗带宽为2.8~15.9 GHz，UWB槽天线阻抗带宽为1.8~12.7 GHz，天线端口隔离度均在-10 dB以下。测量了天线的辐射性能和增益特性，实测结果与仿真结果吻合较好，证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和机载阵列天线系统中。     

单脉冲双极化天线阵列设计

文章研究了单脉冲双极化天线阵列。天线阵混合馈电微带单元由共面微带线馈电和缝隙耦合微带线馈电两者结合形成,"十"字形微带单脉冲比较器与天线阵同面,具有结构紧凑、加工方便和成本低的优点。经仿真验证,在工作频带内其辐射单元双端口隔离度高于34dB;并且2个极化端口在其对应主平面方向的副瓣电平均低于-20dB。天线可适用于新一代多极化雷达系统。     

Jerusalem十字架型FSS的仿真设计

在飞行器隐身技术的研究中发现,雷达天线系统通常在飞行器鼻锥方向产生很强的RCS贡献[1]。因此,如何减少雷达天线带外的RCS而又保证自身雷达正常工作已成为目标隐身技术中的一个关键课题。文中介绍了由Jerusalem十字架型振子单元构成的带阻式频率选择表面来有效的控制电磁波的传输和反射,利用单个单元和周期性边界条件的性质,采用理想匹配层(PML)吸收边界、周期边界相结合的方法对无限大频率选择表面进行仿真。借助于有限元软件Ansoft HFSS对Jerusalem十字架型FSS进行了软件建模,并对Jerusalem十字架外形及平面波入射角对频率特性的影响分别进行了仿真,给出了表面波频率选择特性随Jerusalem十字架几何参数和平面波入射角的变化而变化的趋势。     

天线窗材料热透波特性风洞测试方法

高超声速飞行器天线窗材料在等离子体包覆条件下的热响应和热透波特性测试,是分析天线窗材料特性、研究电磁波在等离子体和天线窗中传输特性的基础。针对等离子体和天线窗中电磁波传输特性,采用矢量网络分析仪和标准增益天线组成的电磁波传输测试系统,获得了一定频率的电磁波经过等离子体和高温天线窗之后的衰减;针对高温天线窗自身热响应特性和电磁波在其中的传输特性,研究了天线窗材料在一定热流作用下的温度分布和烧蚀特性,测试了烧蚀后处于高温状态且无等离子体覆盖的天线窗对电磁波的影响,分析了天线窗高温透波特性与常温透波特性的差异。所建立的方法,为在地面等离子体风洞中开展天线窗热透波特性研究、分析天线窗和等离子体耦合作用对电磁波传输特性的影响建立了基础。     

对凯瑟公式的一些修正

从凯瑟公式对孔阵屏蔽效果的理论估算与实测结果相差甚远出发,发现了B.E.凯瑟考虑的是电磁波遇到多孔的金属平板时的反射情况;而在考虑透射情况时加以修正,既便于计算又易于用实验加以验证。根据天线理论中的方向性乘积定理和电磁波的衍射理论所得的理论修正计算公式,其结果与实测数据较为一致,适用于孔径与孔距可比拟且孔径远小于电磁波波长的密集型孔阵的情况。     

光波纳米推进技术中的表面等离激元增益光镊作用机理

为研究天线不同结构对表面等离激元（SPP）增益光镊作用的影响,建立天线-基底的电磁波传输耦合激元电场触发光梯度力的数值模型,并利用数值模型分析天线不同结构对SPP电场的影响规律,同时,这种电场变化规律对光镊增益有直接的数学关系,基于上述物理机制,获得不同天线结构对光梯度力产生的优化策略。为验证上述物理机制与优化策略的有效性,开展纳米颗粒的粒子图像测速（PIV）试验,天线材料为银,基底为二氧化硅,纳米颗粒为银,试验能够完好地观测到纳米颗粒在天线通道的运动情况。结果表明,光梯度力的增益机制在于激元电场强度和梯度两方面因素,前者随天线不对称性增强而先增大后减小,后者呈现一直增大趋势;纳米颗粒推动作用力的计算误差约为5.5%~13.8%,且试验值与计算值的趋势相符,一方面验证本文研究机理及优化策略的有效性,另一方面证明PFP技术的原理可行。     

Structural design and model fabrication of cable-rib tensioned deployable parabolic cylindrical antenna

Deployable mechanisms with light weight and high storage ratio have received considerable attention for space applications. To meet the requirements of space missions, a parabolic cylindrical deployable antenna based on cable-rib tension structures is proposed and verified by a physical prototype. The parabolic cylindrical antenna adopts simple parallel four-bar mechanisms to construct the basic deployable unit, and the cylindrical direction dimension can be easily extended by modularization, which has obvious advantages in storage ratio and area density. Considering the complexity of the entire antenna structure design, including cable networks and flexible trusses, the form-finding design optimization model of a parabolic cylindrical antenna is established using the force density sensitivity method, and then the kinematics analysis of the deployable mechanism is carried out. Finally, a single-module prototype with a deployable diameter of 4 m × 2 m was designed and fabricated. The results of the ground deployment process test and surface accuracy measurements show that the antenna has good feasibility and practicability.     

压气机叶栅中的激波附面层相互作用

压气机叶栅中激波附面层相互作用是十分复杂的问题,由于相互作用引起分离是决定跨音速压气机性能的重要因素之一。然而迄今为止,尚未深入进行过压气机叶栅激波附面层相互作用的研究,发表的文献极少。作者经过计算和分析,说明压气机叶栅流中主要的相互作用形式是叶栅槽道中激波和湍流附面层的相互作用。作者通过分析指出,研究压气机叶栅激波附面层相互作用,不能直接应用Pearcey分离准则。作者并提出了适用于压气机叶栅的分离准则的函数关系为f(M_1,p_1/p_(L.E.),P_(r.E.)/p_2,Re_0)=O。     

60 GHz FM-CWR Using NRD guide for distance estimation

An FM-CW radar front-end was fabricated in an integrated manner at 60 GHz by using the NRD guide. The main emphasis was placed on compactness in size and high-precise operation in performance. The fabricated radar consists of an FM Gunn oscillator, a balanced mixer, and a planar antenna fed by a leaky NRD guide with a mechanically beam-scanning performance. All circuit components and the antenna were contained in a compact housing of 170 x 140 mm in area and 25 mm in thickness, and thus, a thin type of millimeter-wave radar front-end was successfully developed. Moreover, an error of distance estimation was measured to be less than a distance of 0.7 m.