准远场天线测量修正方法研究

远场测量是获得天线辐射特性的一种常用方法。然而对于一维电尺寸大，另一维电尺寸小的天线，如基站天线，由于场地因素的限制，往往不能满足远场测量条件，用近场测量又费时费力。在这种准远场条件下，天线测量结果与远场情况下的测量结果有较大差异。本文基于柱面波展开，给出了一种由准远场距离上测得的方向图计算远场的理论计算方法，经过该算法补偿后的结果与理论计算结果吻合很好，从而验证了算法的正确性。     

基于光学测量的大型天线测试方法研究

提出了一种基于光学照相的电磁场数值计算测试电大尺寸天线辐射特性的新方法. 根据光学照相实测大型天线的形面三维坐标计算出天线表面电流分布, 利用物理光学计算得到天线远场方向图和增益. 采用该方法得到的海洋二号校正辐射计观测天线和充气天线的辐射特性与平面近场测试结果的对比验证了其具有足够的准确性. 该方法具有快速、灵活的特点, 可以推广到电大尺寸天线测试.      

一种方形腔体的目标散射特性及测量方法

雷达散射截面(RCS)是评价飞机隐身性能的重要指标，进气道对飞机的RCS有较大贡献，研究飞机进气道的散射有重要意义。相对于普通凸表面类型目标，进气道属于腔体，在远场条件计算、测量系统配置方面都需根据自身特有的散射机理做相应调整。借鉴矩形波导与远场关系理论，分析进气道等腔体类型目标的散射规律，判断进气道散射只与口面场有关。以一种方形腔体为例，采用几何光学法进行定量回波分析，通过电磁仿真软件FEKO进行仿真计算验证理论推导的正确性。在紧缩场和普通远场2种环境下，对腔体目标进行RCS对比测量研究。数值计算和实验测量的结果表明:对进气道等腔体类目标进行散射测量时，测试场仅需保证口面尺寸满足远场条件即可，但是测量系统需要具备2~5倍进气道长度的测量能力。      

空分天线风场测量中三角尺寸效应的抑制

利用空分天线方法进行风场测量时存在着三角尺寸效应,以往公认的产生原因包括电子噪声干扰、地杂波等因素.本文首先提出另外一种产生三角尺寸效应的可能原因,即大气非平稳性和不均匀性(可统称为大气非平稳性),并讨论了由于此原因对大气风场测量的影响和作用以及产生三角尺寸效应的具体机制.在此基础上提出了一种用来消除大气的非平稳性影响的方法,即增量累积量法.用增量累积量方法的特例(2阶零延迟增量累积量)得出一维平均速度的表达式.理论分析表明利用该方法还可以有效地去除地杂波效应;高阶(k≥3)情况,增量累积量还可以抑制高斯噪声.分别在非平稳大气情况和有地杂波情况下,对空分天线方法中的全相关分析算法和增量累积量法进行数值模拟对比,得出结论:随着天线间距的变化,增量累积量法实测平均风场水平速度与模型输入速度的偏差比全相关分析算法要小得多.      

短毫米波段波纹喇叭天线的新工艺

由于传统的机械加工精度的限制,在短毫米波段准光网络中,用作高斯馈源的波纹喇叭天线的设计加工成为难题.根据用户对高斯波束的参数要求提出了波纹喇叭天线的尺寸设计方案,采用了一种节约计算资源的模式匹配算法对包含大量波纹周期的波纹喇叭天线进行数值预测.针对短毫米波段波纹喇叭天线物理尺寸小、加工难度大的问题,提出了"迭片套装"法的加工工艺,即通过加工一系列圆环状波纹片和合理的工装结构而组装成完整的波纹喇叭天线.采用此工艺分别加工了工作在5mm和3mm波段的波纹喇叭天线,对其电性能进行了测试,并与数值计算结果进行了对比.      

110 GHz~170 GHz天线平面近场测量系统

面对(110~170) GHz天线准确计量的需求，设计了一套基于机械臂自动扫描的(110~170) GHz天线平面近场测量系统，它由矢量网络分析仪、扩频模块、机械臂扫描架、小型光学平台、扫描探头等硬件组成，通过测量软件设置仪器参数,控制机械臂扫描轨迹，采集扫描面上测试点的幅度和相位，将近场采集的数据用付氏近远场变换算法还原成天线增益方向图。采用标准增益喇叭天线对该系统进行实验验证，并将近场测量结果与远场测量结果进行比较，结果表明该系统测量方向图主瓣最大偏差为0.25 dB，能够满足天线计量的需求。     

星载可展开天线波束指向测试方法研究

综合天线方向图测量和光学测量方法研究了天线远场测量和近场测量光学测试系统, 进而利用光学仪器测试了星载天线波束指向的两种测试方法. 望远镜结合天线远场测试系统能较准确地测试出天线波束指向. 同时, 提出了采用准直仪及波罗棱镜在天线平面近场测试系统测试波束指向的方法. 海洋二号卫星载荷校正辐射计观测天线波束指向的测试表明, 该方法是有效性和准确性的, 其可以推广至一般高增益天线测试.      

微波黑体发射率计量标准装置的准光照射天线设计

微波黑体发射率计量标准装置拟通过双站测量的方式,获取微波黑体的电磁散射信息,进而基于基尔霍夫热平衡定律获取其发射率信息。在有限的测量空间和较高的测试频段条件下,需要对照射天线进行优化设计,以实现对微波黑体散射特征的有效测量。针对此应用,在毫米波和亚毫米波段基于准光学技术,开展了照射天线仿真设计工作。并结合装置实测场景,对准光照射天线的散射测量收发链路进行仿真,结果表明：通过准光天线设计,可以使得发射天线在目标区形成相位平坦,边缘衰减的照射场分布,可以降低收发天线-目标间的电磁能量传输衰减,同时近似测得目标的远场散射特性已便于反射率积分。综合而言,通过仿真分析,验证了微波黑体发射率计量标准装置中高频段收发天线的设计原理和应用价值,同时也对其它近场测试系统的研制和应用提供了参考。     

基于Stolt插值的近场三维雷达合成孔径成像

提出了一种准单站模式雷达以步进频方式工作条件下微波三维全息成像算法,克服了传统成像算法要求远场条件的限制,通过对雷达接收目标回波数据进行合成孔径处理,提高了雷达成像的分辨力以及雷达对目标的探测能力.采用一种新的Stolt插值实现方法,提高插值精度、减少插值的计算时间,通过插值,可以利用快速傅里叶变换来实现目标三维图像的快速重构.给出了实验和模拟目标的三维图像重构结果,表明基于该插值方式的三维图像重构算法可以重构出目标的三维像,实现对目标的探测并具有良好的分辨率.      

远场激光散射法测量高精度表面粗糙度研究

文本介绍一种通过对远场散射光的统计分析来测量高精度平面及球面粗糙度的新方法。采用一维CCD器件来探测散射光分布。实验结果表明,所选用的远场散射光分布特征参数与标准粗糙度Ra之间存在很好看相关系。     

电小天线宽带匹配网络的优化设计

提出了一种新型的适合于电小天线匹配的网络拓扑结构并成功地进行了验证.采用了实频数据法和直接优化法相结合的优化方法来设计电小天线的宽带匹配网络.从电小天线的特性出发,分别采用全段匹配和分段匹配的方法设计其网络拓扑结构,利用算法的寻优特性针对电小天线进行宽带匹配设计,显著提高了电小天线的使用效率和性能,并且利用仿真软件进行了计算和验证,最后对这两种方法进行了比对.设计结果表明:经过优化设计后,该电小天线的电压驻波比在100~180MHz内小于2.5且其效率基本上大于30%.所提出的网络拓扑结构非常适用于电小天线的宽带匹配,在设计电小天线以及其它天线的宽带匹配网络上具有很大的应用前景.     

构架式可展天线电性能研究

提出了一种构架单元式的展开桁架天线. 对构架式可展天线的电性能进行了研究, 以确定较优的设计参数和结构方案. 针对可展 反射面形态的具体特点, 基于几何光学原理, 推导了可展天线远场的电场强度公式, 将口径面划分成矩形网格, 用数值方法对远场场强进行积分, 得到天线反射面 的方向图. 进而编制相应程序, 用于分析不同设计参数的构架式天线反射面的电性能. 该方法直接将结构变形与天线电性能相联系, 避免了通过均方根换算带来的额外 误差, 使得设计更准确. 此方法同样适用于标准抛物面或者任何已知缺陷反射面的辐射场计算.      

射电天文望远镜的焦面阵设计

为使射电天文望远镜的视场得到扩大,分析望远镜的视场时对天线的反射面提出共形网格剖分法,对物理光学法的常规计算方法进行了改进,使计算精度得到提高,且剖分网格少.采用改进的算法计算了WSRT望远镜的焦面场,并根据计算结果设计了WSRT望远镜的致密焦面阵结构;用共轭匹配法对阵列单元加权、计算相应的远场方向图,并与采用单个馈源时的远场方向图作比较.结果表明采用致密焦面阵能扩大视场并保证视场连续,增益也得到提高.      

接收模式下加罩天线系统特性的快速电磁仿真

针对接收模式下电大尺寸的天线-天线罩系统电磁特性分析问题,提出了一种全波法和高频法结合的混合算法:积分方程/修正型表面积分+多层快速多极子(IE/MSI+MLFMA)方法.该方法将由高频方法MSI得到的天线罩内场分布作为天线阵列的激励场,再利用基于体-面混合积分方程(VSIE)和MLFMA的快速全波分析方法精确计算天线阵;同时应用球谐函数展开、预处理技术、混合并行等技术进一步改进算法的计算效率.同传统的全波数值法相比,该方法在保证计算精度、满足工程需要的前提下,解决了求解计算时间长、计算效率低的问题,实现了对电大尺寸天线-天线罩系统的快速、高效仿真.      

电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法

为减小外场环境温度的影响,提高电磁兼容性(EMC)测试设备的测量精度,提出了一种电磁兼容测量天线系数温度误差修正方法.首先,根据1m距离两天线校准原理,理论推导了近场情况下采用透波材料制作的温控装置对接收天线接收特性的影响,结合仿真分析与试验结果,验证了使用温控装置带来的测试误差可控制在允许的范围内.然后,在此基础上,通过实际测试获得了典型天线的天线系数随温度的变化规律及误差修正曲面.最后,采用对比标准条件下和开阔试验场条件下的测试结果的方法来验证该方法的有效性.结果表明,在保证测量精度的前提下,通过天线系数温度误差修正,可将天线的使用环境温度扩展到-40~+50℃,进而减小外场试验测试误差.适用于双锥、对数周期和双脊喇叭等天线的天线系数温度误差修正.      

一种基于信号合成的无线电干涉测量方法

针对后续深空探测任务更高测量精度需求,文章提出了一种基于信号合成的无线电干涉测量方案,并对方案性能进行了理论分析;结合目前主流信号合成算法,提出了一种基于相位补偿的Sumple算法,该算法不仅合成效率高,且合成信号与参考信号具有相同的相位特性,这是天线组阵技术应用于无线电干涉测量的前提;利用相控阵天线试验数据和DOR信号仿真数据对合成方案和合成算法进行了验证,结果表明信号合成处理可以提高无线电干涉测量时延估计精度,这在深空探测任务中具有重要意义。     

变量代换法计算缝隙天线互导纳

本文利用变量代换法导出了向无损耗空间辐射的,尺寸相同和不相同的平面缝隙辐射元互导纳的通用计算公式。给出的公式便于计算机计算。为了验证理论公式的实用性,在三种条件下,对尺寸相同的轴向平行的半波长的二个矩形端头缝隙之间的互导纳进行了数值计算,结果同已发表的文献给出的数据相比是吻合的。文中介绍的方法易于扩展到振子天线中。     

球形导体上线状天线的远场计算

本文对球形卫星上线状天线的远场进行了计算,并分析球体半径、天线高度和工作波长对远场图形状特别是对最大位指向的影响。     

采用Fourier-Bessel方法计算椭圆口径面天线远场

在卫星和地面天线的应用中,经常需要采用椭圆形口径面天线;与其他方法相比,傅里叶-贝塞尔方法具有计算速度快,数学形式简练,易于理解和应用的优点。文章在物理光学法和圆口径面的基础上,提出了一种椭圆口径面的傅里叶-贝塞尔展开分析方法,适用于抛物面和赋形反射面天线的辐射远场的快速分析和计算,并采用模拟计算与直接积分法相比较,证明了该方法的可靠性和有效性。     

用准单色光散射法测量中等以上精度表面粗糙度

提出一种通过对远场散射光分布的统计分析来测量中等以上精度表面粗糙度的新方法。采用半导体激光器作为光源,并使用一维 CCD 器件来探测散射光分布。实验结果表明,在 R_a≤2.2μm 的范围内,远场归一化散射光分布的标准偏差(σ)与标准粗糙度参数 R_a 之间有很好的相关关系。