基于相位梯度的超宽带RCS减缩超表面设计

针对雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩带宽受限的问题,提出了一种具有超宽带RCS减缩性能的相位梯度超表面(phase gradient metasurfaces, PGMs)。宽带反射型PGMs单元由1个十字形和3个方形环组成,PGMs整体结构由4个一维PGMs子阵按照顺序旋转排布方式组成。一方面,一维PGMs子阵使垂直入射的电磁波发生异常反射,实现了超宽带RCS减缩;另一方面,顺序旋转排布方式使反射电磁波向四周均匀扩散且PGMs体现出极化不敏感特性。仿真与测试结果表明：与同等尺寸金属相比,所设计的PGMs在10.2～28.96GHz频带内RCS减缩值超过10dB,最大减缩可以达到34.66dB,相对带宽达到了95.81%,比文献中1个十字形和两个方形环组成的PGMs结构的RCS减缩相对带宽提高了17.8%,这为飞机,舰船等隐身技术提供了新的设计和方法。     

一种S频段具有RCS缩减特性的编码超表面

设计了一种覆盖S频段的电控1-bit编码单元，并对其进行了等效电路分析与参数优化，单元在0/1两种工作状态下相位相差180°；以此为基础完成了9×9超表面阵列设计，通过设置变容二极管两端的偏置电压，使各个超表面单元能够根据设计需求在0/1两种工作状态之间切换，从而实现反射电磁波能量干涉相消。仿真结果表明，编码超表面阵列在2 GHz~4 GHz内相对于同尺寸的金属板能够实现15 dB以上的RCS减缩。     

基于吸波超材料的微带天线设计

为缩减天线带内雷达散射截面,设计出一种频带较宽的超材料吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由刻蚀四个不同大小方孔的贴片形成的电谐振器,下层金属不刻蚀,作为整个金属地板。通过优化结构参数,得到了一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波体,吸波率达到97%,厚度只有0.3mm。仿真结果表明:通过渐变开孔,该吸波体吸波带宽大大扩展。相比普通微带天线,加载该吸波体后天线在工作频带内法向RCS减缩可达3~12.6dB,同时天线的增益也有较大提高。     

一种双层微带反射阵天线单元设计及应用

微带反射阵单元是组成微带反射阵的基本元素,其性能的好坏直接影响整个阵列的性能。针对微带反射阵天线带宽窄的问题,设计一种双层结构的圆环单元,研究不同结构参数对单元相位曲线的相移范围、平滑度以及谐振点位置的影响,并设计一个49单元的微带平面反射阵。仿真结果表明,此阵列频带宽,增益高,具有一定的工程应用价值。     

一种双指数Vivaldi天线RCS研究

文章研究了Vivaldi天线的散射特性,根据分析Vivaldi天线的工作特点,在不破坏辐射单元上电流分布的情况下,通过改变辐射贴片的外形,设计出了一种低RCS双指数Vivaldi天线。与常规Vivaldi天线相比,改进天线在2GHz-8GHz的宽频带范围内单站RCS得到了很好的减缩,而相对带宽基本不变,工作频带内增益最大损失0．4dB。     

一种Ku波段双线极化宽频微带天线

文章介绍了一种Ku波段的双线极化微带天线单元设计。为了提高两馈电端口的隔离度,天线单元的耦合槽采用“H”形状且互相垂直。用商业应用软件IE3D对天线电特性进行仿真计算,并制作了实验模型。测量结果与仿真结果吻合良好。两馈电端口反射损耗>10dB,阻抗带宽分别为21.32%和22.13%,隔离度高于36dB。     

一种太赫兹可重构超表面设计方法

太赫兹是第六代无线通信系统的核心技术之一,而可重构超表面技术作为太赫兹感通一体的难点问题,对其进行研究具有重大的意义和价值。本文提出了一种基于肖特基二极管的1 bit相位可重构超表面,通过控制肖特基二极管的偏置电压可以控制超表面单元在‘0’和‘1’两种工作状态间切换,可重构超表面单元在203GHz～230GHz的频段内实现了在‘0’,‘1’两种状态下反射幅度均大于-1dB,反射相位有180°±20°的变化,基于对单元进行组阵仿真试验,通过合理的设计阵面上单元的工作状态,可以实现波束扫描功能。本文所提出的方法为太赫兹可重构超表面的研究提供了一种新思路,在未来6G太赫兹通信等领域有重要的应用价值。     

东方红三号卫星通信天线分系统

东方红三号卫星通信天线系统是国内波束天线系统。该天线系统能提供与国土形状相匹配的成形波束,从而达到最有效的功率利用;它具有高极化隔离的双极化特性,能实现频率复用,从而使通信容量成倍地增加;它能完成通信信号的接收与发射,以及定点以后遥测信号的发射。 1 天线系统的结构组成和电性能指标。 该天线系统包括4个主要部分:极化敏感反射器、馈源组件、展开机构和支撑结构。极化敏感反射器由两个极化正交的反射器前后组合装配而成。反射器为蜂窝结构,蜂窝芯由NOMEX     

UC-EBG在微带阵列天线 RCS减缩中的应用

针对微带阵列天线的带内雷达散射截面问题,提出了一种在天线表面加载共面紧凑型光子晶体结构（UC‐EBG）,通过散射对消,实现天线雷达散射截面（RCS）减缩的方法。分析了在不同参数下UC‐EBG结构同向反射相位带隙随频率的变化情况。仿真结果表明：加载U C‐EBG结构后,阵列天线各个阵元的回波损耗基本保持不变,天线的增益有所增加,同时天线带内RCS最大减缩达到18dB。证实了U C‐EBG可以应用于阵列天线的带内隐身。     

双极化天线阵列抗干扰性能研究

现代战场的电磁环境十分复杂,这使得卫星对导航抗干扰接收机的鲁棒性需求变得更为迫切。极化敏感阵列是一种利用极化信息增加信号处理维度的技术,应用在导航领域可以改善接收机抗干扰性能。本文研究了双极化阵列在复杂电磁环境下的抗干扰效果,理论分析了信号模型与双极化阵列原理,通过HFSS对阵列天线进行有限元仿真获取各阵元的幅度相位信息,利用幅相信息合成导向矢量,在MATLAB中对普通阵列和双极化阵列抗干扰能力进行仿真。为验证理论仿真的可行性,研制了双极化阵列原理样机,在暗室环境采集数据并分析信号与干扰的输出功率。在外场进行的收星定位测试中比较了普通阵列与双极化阵列的定位结果。仿真和实测的结果表明,双极化阵列能抑制超自由度干扰,且对低仰角干扰有较好的鲁棒性。值得注意的是,双极化天线在保持接收机小型化的同时表现出较好的鲁棒性,为接收机小型化提供了可行的解决方案。     

有源电磁超构表面应用综述

电磁超构表面具有卓越的电磁波人工控制能力,可应用于透射、反射、衍射等多种情况,因此,超构表面在基础光学和电磁调控领域中的具有巨大的应用潜力及前景。将有源元件引入电磁超构表面是开发下一代平面光学组件和电磁器件的关键步骤。在过去的几年里,许多研究者尝试开发基于各种新型活性材料和可调谐机制的超构表面器件,使之具有动态调控功能的光学特性（如振幅、相位、偏振、空间、时间响应）及器件功能（如光束转向、动态聚焦、可调谐滤波器、动态全息图等）。这些有源超构表面在实际应用中显示出巨大的前景,但仍存在重大挑战。本文主要讨论了基于有源电磁超构表面的若干潜在应用、新兴技术和研究方向。     

非谐振单元加载的宽带超表面透镜天线设计

传统标准增益喇叭天线测试系统在测试物体的电磁特性时,由于要满足入射波为平面波的要求,通常要满足天线的远场条件,这样在测试过程中会产生绕射等现象,影响测试结果.通过在天线波导口处加载相位补偿的非谐振超表面单元可以改变电磁波的传播方向,使其在近场处也可以产生近似平面波的效果,可解决在测试过程中绕射等现象导致的测试结果不准确...     

电磁超材料在超宽带雷达隐身微小卫星设计中的应用

针对微小卫星在雷达频段面临的宽带隐身问题,提出利用电磁超材料实现卫星隐身的设计方案,该方案包括两种不同类型的电磁超材料雷达吸波体.其中多层结构超宽带吸波体利用高阻表面设计耦合型吸波结构,适用于微小卫星星体及太阳能电池阵背光面,工作频带覆盖S、C、X、Ku频段;透光型混合结构宽带吸波体利用高透光的氧化铟锡设计吸波结构,适...     

用于微波无线能量传输的无衍射电磁超表面设计

微波无线能量传输作为一种远距离能量传输技术受到广泛关注,但是电场随着距离增加会快速衰减。为了减缓电场衰减趋势,提高接收端功率,文章推导出了用于产生无衍射波束的相位计算表达式。另外,设计了一款相位覆盖360°,传输系数优于-3dB的相位控制单元,并利用该单元设计了一个口径为500mm的超表面。仿真和实测数据显示,在加载电磁超表面后,电场明显增强,能量更加集中。微波无线传输实验结果表明,在发射总功率为36dBm时,相较于无电磁超表面情况下,接收端接收的能量最大可以提升9倍之多,证明了设计出的电磁超表面助于提高微波传能系统的传输效率。     

面向卫星通信系统的低成本超表面相控阵技术

低轨通信卫星系统因其传输延迟小、通信容量大、发射运营成本低等优势,受到了国内外的广泛关注。然而,低轨通信卫星技术的发展对星载天线系统提出了挑战。为提高卫星星座的通信容量以及实现对用户的跟踪覆盖,波束扫描、波束可重构及多波束覆盖不可或缺。在低成本建设运营的背景下,迫切地需要一种低成本的天线系统方案。作为一种低成本新型相控阵技术,综述了超表面相控阵天线技术及其在波束调控中的应用。首先对超表面天线波束形成的方法进行了简单的研究,之后介绍了超表面电磁调控的机理以及实现可重构的手段,最后介绍了超表面相控阵天线在波束形成、波束扫描、多波束产生中的应用。该技术相较于传统相控阵技术,大幅降低了成本,且在电磁波极化、频率调控中展现出巨大的灵活性。通过对该技术的综述,展望了超表面相控阵在低轨通信卫星中的应用。     

广义RCS及近场电磁散射建模应用

根据电磁场叠加原理,给出了一种与观测天线无关的广义雷达散射截面(RCS)定义,引入对称极化等多种极化散射特征量,计算了近距离观测时金属平板目标的极化RCS曲线;根据广义RCS的定义,在近场电磁散射建模中分解照射场和合成接收,提出了一种有效的近场电磁散射建模方法,并比较了采用方向图等效近似和场分解合成两种方法计算的金属平...     

一种 Ku波段宽带微带天线阵的设计

设计了一个中心频率为16G Hz具有宽频带高增益特性的8单元微带天线阵。综合运用H 型缝隙耦合馈电技术、插入空气层技术方法展宽天线的带宽。使用三维电磁场仿真软件（Ansoft HFSS）对微带天线进行仿真优化,仿真结果表明,天线单元性能良好,相对阻抗带宽（S11≤－10dB）为10．9％,增益为8．6dB。八单元天线阵列相对阻抗带宽达到11．3％,增益为16dB。天线阵列性能良好,设计方法具有很好的可扩展性。