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.      

新型平面短路结构宽带振子天线的设计

提出了一种改进后的新型平面短路结构宽带振子天线.与普通振子天线相比,该天线的平面短路结构更利于与载体表面共形.通过对天线主要结构参数分析优化,这种新型天线,凭借着其独特的外形结构和阻抗加载技术,相比于同类天线不但实现了天线尺寸的小型化,而且有更好的带宽和辐射特性.软件仿真表明,该天线在超短波甚高频(VHF,Very High Frequency)工作频段(30~88MHz)内满足电压驻波比小于3,垂直极化,水平全向辐射,辐射强度在工作频段优于-10 dB,辐射增益平坦度在2 dB以内.计算结果与实测结果吻合良好,该天线在超短波通信系统中有较好的应用前景.     

电磁多尺度和非线性效应分析

微观尺度上的结构和电接触特性对于宏观尺度上的电磁特性具有重要的影响.针对多尺度结构的非线性无源互调(PIM)无法用频域方法直接计算的问题,提出了基于Floquet理论的全波方法,对具有周期性微观结构的多尺度电大尺寸问题进行计算,从而准确地计算其电特性.此外,将产生非线性的金属结的等效电路模型引入到全波分析方法中,通过全波方法与等效电路方法相结合的方式来分析多尺度结构的无源互调问题.数值计算结果表明该方法可以有效地评估微观结构对于宏观结构电性能的影响,并解决了时域方法求解电大尺寸微波部件产生的计算累积误差较大这一难题.      

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。     

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.      

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。     

太阳同步轨道卫星光学特性

为了分析太阳同步轨道卫星的光学特性,对FY-1卫星的可见光和红外波段光学信号进行了仿真计算和模拟试验验证.通过对外部辐射及内部热源的分析,计算了卫星的温度场,采用随机起伏表面算法模拟表面覆盖材料外表面,通过阴影遮挡判断及双向反射分布函数(BRDF, Bi-directional Reflectance Distribution Function)模型计算卫星对外部辐射的反射特性,编程计算得到在可见光0.4~1.0μm和红外8~14 μm,14~16 μm波段下卫星的光学特性.结果表明红外辐射亮度与表面温度相关,8~14 μm最大约90 W/(m²·sr)、14~16 μm最大约20 W/(m²·sr).空间可见光辐射强度具有明显的镜面反射效应,卫星主体峰值2 200 W/sr.通过地面模拟测量空间目标的温度和红外辐射验证了温度及红外辐射仿真计算模型,可见光辐射强度仿真计算结果与地面模型卫星测量结果误差在20%以内.     

基于分形的宽带漏波天线研究

设计了一种新型的具有宽频带特性的微带平面漏波天线.该天线由基片集成波导喇叭、抛物面结构和一组30×10单元的微带贴片阵列组成.分析比较了普通贴片和分形结构贴片天线的带宽和辐射特性,发现具有分形结构单元的天线具有更宽的频带和更好的辐射特性.仿真结果表明,采用Minkowski准分形结构贴片单元的漏波天线在18～22GHz内回波损耗都大于10dB,带内增益可达17dB.实测结果表明,天线在18～22GHz内回波损耗大于10dB,在20GHz增益为14dB,适合于卫星应用.这为将其用作对地观测卫星数传天线提供了新的理论支撑.该新型微带平面漏波天线具有高增益、宽频带、小体积、轻质量和波束扫描等优势,可作为航天器天线的优选.      

微带八木贴片天线的特性研究

研究了微带八木贴片天线的频率响应特性和辐射特性。利用电磁仿真软件HFSS分析了天线各贴片大小和贴片间距等参数变化对寄生贴片耦合场强度和相位的影响,得出了耦合场强度和相位随天线参数的变化规律,揭示了天线频率响应和辐射方向图随天线参数变化的本质原因;在此基础上给出了天线的设计步骤。在某项目中应用该设计步骤进行实例设计,针对项目对天线增益的要求优化天线增益方向图,使之满足项目要求;天线实物的测试结果与仿真结果吻合并完全满足设计要求,证明了设计方法的有效性。     

基于压缩感知的近距离电磁辐射源定位方法

提出了一种近距离电磁辐射源定位方法,针对常规多通道阵列系统复杂、硬件成本高、体积大等弊端,提出单天线单通道运动虚拟阵列系统,实现近场定位功能。在此基础上,提出利用辐射源在被测区域空间位置上的稀疏性,采用不驻停运动采样,并结合压缩感知算法,用较少的采样数据重构计算得到辐射源数量与位置。在保证定位精度的前提下减少了采样数据量,并消除了阵元多次采样的时间延迟可能造成的误差影响。经过仿真验证了方法的可行性后,设计了用于实际测试的系统并进行实验,取得了良好的效果。     

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。     

卫星天线辐射方向图的计算

利用几何绕射理论分析了卫星星体和太阳翼对卫星天线辐射场的影响 ,建立了一套以数值分析和仿真技术为主的卫星天线辐射场的预估方法 ,克服了传统设计与测量技术难于解决的问题。给出了一些数值计算验证 ,并结合型号设计 ,进行了实验验证。验证结果表明文中所作的理论分析和在此基础上开发的仿真算法和软件是可靠有效的。     

天线平面近场测量的研究(一)

<正> 一、问题的提出为节省星上射频功率、减少对邻国的干扰,考虑到我国版图的具体情况,广播卫星采用多馈源抛物面天线的成形波束设计。有关该天线辐射和复盖性能分析参见。我国广播卫星电视传送频段拟用Ku波段(12/14GHZ),数值计算表明反射面天线口径一般都超过一米。多馈源抛物面成形波束的设计基础是利用偏焦馈源的二次波束偏斜。恰当设计馈源数目和它们在焦平面上位置及相对激励系数,就可得到按预定空间分布的各子波束。这些子波束     

GPS掩星探测天线相位中心的校准

GPS天线是GPS接收系统的关键部件,它的性能特点直接影响GPS信号的有效接收.天线相位中心的变化直接影响GPS伪距和载波相位观测量的测量.而且,相位中心并不是固定的,它会随不同的来波方向发生移动.为了更好地满足一些高精度的需要,相位中心的变化量在解算时必须被考虑进去.本文讨论了一种GPS天线相位中心的校准方法,利用微波暗室测量出不同方位角和不同俯仰角的相位方向图,即可解算出不同来波方向天线相位中心点的精确位置.对自主研制的双频GPS天线相位中心进行了测定,在仰角±75°范围内,其相位中心变化4mm以内.      

基于MARS的多径干扰抑制方法与实验研究

多径干扰是天线测量中普遍存在的环境干扰，它通常是由待测天线附近的设备对测试信号的反射所引起。针对天线定标中的多径干扰问题，提出采用数字吸波体反射抑制(MARS)技术对天线接收信号进行模式滤波，将信号中的多径干扰分量进行分离并滤除，进而降低测量环境中的多径效应。推导了相关公式，在天线平面近场测量系统中对该技术的效果进行了验证，实验中采用分布于待测天线附近的多个角反射器模拟环境中的反射源。结果表明该方法可以有效降低测量环境中多径效应对测量结果的影响，在待测天线最大辐射方向上的平均增益误差小于0.1dB，提高了天线测量精度。     

基于MARS的多径干扰抑制方法与实验研究

多径干扰是天线测量中普遍存在的环境干扰,它通常是由待测天线附近的设备对测试信号的反射所引起。针对天线定标中的多径干扰问题,提出采用数字吸波体反射抑制(MARS)技术对天线接收信号进行模式滤波,将信号中的多径干扰分量进行分离并滤除,进而降低测量环境中的多径效应。推导了相关公式,在天线平面近场测量系统中对该技术的效果进行了验证,实验中采用分布于待测天线附近的多个角反射器模拟环境中的反射源。结果表明该方法可以有效降低测量环境中多径效应对测量结果的影响,在待测天线最大辐射方向上的平均增益误差小于0.1dB,提高了天线测量精度。     

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.      

全天空流星雷达相位差监测分析方法研究

介绍了一种直接利用流星观测数据, 根据流星的时空分布特性和天线的空间布阵关系建立数学模型, 对全天空流星雷达各天线通道的相位差进行监测分析和估算的新方法. 通过分析全天空流星雷达的流星观测数据, 获得了流星时空分布特性, 天线阵相位差变化对流星空间分布的影响, 特别是流星高度分布的标准差特性与各天线相位差的关系. 在此基础上, 模拟研究了利用流星高度分布的标准差来估算天线相位差的偏差, 并应用于中国三亚地区全天空流星雷达进行相位差监测分析和校正. 结果表明, 新方法无需任何附加硬件, 通过日常观测数据就能对某一通道的相位差变化或多个通道的相位差变化进行估算和分析,相位差监测精度优于2°. 对这些相位差变化进行校正, 可有效提高全天空流星雷达对流星的定位测量精度.