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基于最大功率传输效率法的聚焦天线设计

微波学报 2023年第S1期39卷 60-63页

作者：施秉权肖如奇杨国吴文近程射频感知芯片与微系统教育部重点实验室电子工程与光电技术学院南京理工大学南京210094

采用传统方法设计天线时,往往存在能量转换效率较低、能量浪费严重的问题,但大部分优化方法又都有操作过于复杂的缺陷。本文提出了一种采用最大功率传输效率(MMPTE)方法设计的毫米波微带天线阵列。该天线由4×4个矩形贴片辐射单元和微... 详细信息

采用传统方法设计天线时,往往存在能量转换效率较低、能量浪费严重的问题,但大部分优化方法又都有操作过于复杂的缺陷。本文提出了一种采用最大功率传输效率(MMPTE)方法设计的毫米波微带天线阵列。该天线由4×4个矩形贴片辐射单元和微带线馈电网络组成,并通过MMPTE来优化天线馈电网络的相位和幅度。本文所设计的天线阵列具有结构简易、辐射效率高、成本低廉、体积较小、性能良好等优点,可根据需求应用于不同的Ka波段毫米波天线系统。

关键词：最大功率传输效率法微带天线阵聚焦天线

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圆极化聚焦天线的优化设计

圆极化聚焦天线的优化设计

作者：江玉海南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文主要针对圆极化聚焦天线进行研究.为了使发射天线的发射能量聚焦在指定的位置,我们在预期聚焦位置放置圆极化天线作为接收天线,根据功率传输最优化理论,去优化设计各个单元的激励。同时通过电磁仿真软件,优化天线单元的参数,使天线... 详细信息

本文主要针对圆极化聚焦天线进行研究.为了使发射天线的发射能量聚焦在指定的位置,我们在预期聚焦位置放置圆极化天线作为接收天线,根据功率传输最优化理论,去优化设计各个单元的激励。同时通过电磁仿真软件,优化天线单元的参数,使天线的圆极化特性和聚焦效果达到最佳。根据传输线的有关知识,优化设计馈电网络,最终实现各端口的幅值相位跟计算得到的值相一致。利用这种方法,首次完成了几款圆极化聚焦天线的设计、仿真、制造和测试。本文主要研究的内容：首先设计两款不同的4×4天线阵列,并通过实测和仿真的结果证明提出的方法的可行性,该方法实现了在近场区域较好的聚焦效果和圆极化特性。为了进一步提高该阵列天线的聚焦效果和圆极化特性,本文采用新颖的圆阵排列方式来设计圆极化聚焦阵列天线。本文分别使用线极化天线与圆极化天线作为天线单元对圆极化聚焦天线进行设计。仿真与实测的结果表明该排列方式可在促进阵列天线聚焦的同时增强其圆极化特性。设计出的圆极化聚焦阵列天线的仿真结果与实测结果一致,并呈现出良好的聚焦效果和圆极化特性。最后,本文对前面的研究做了总结,并对未来研究方向给出了展望。

关键词：微带天线圆极化聚焦天线馈电网络电场分布

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近场自适应聚焦天线设计

近场自适应聚焦天线设计

作者：李阳南京信息工程大学

学位级别：硕士

随着微波成像、微波传感、RFID读卡系统、微波热疗系统等应用的兴起,工作在近场的聚焦天线阵列受到越来越多的关注。目前,近场聚焦天线通常在聚焦位置已知条件进行能量聚焦设计,无法满足某些目标位置未知场景的应用需求,如传送带货物的R... 详细信息

随着微波成像、微波传感、RFID读卡系统、微波热疗系统等应用的兴起,工作在近场的聚焦天线阵列受到越来越多的关注。目前,近场聚焦天线通常在聚焦位置已知条件进行能量聚焦设计,无法满足某些目标位置未知场景的应用需求,如传送带货物的RFID识别。本文利用阵列天线近场目标的散射作为反馈,并优化阵列发射天线到本地接收天线之间的最大功率传输效率,提出了一种在目标位置未知条件下的近场自适应聚焦天线,从而实现天线近场目标的聚焦定位。最大功率传输过程同时考虑了未知目标的材料和形状因素,该自适应聚焦天线在目标位置未知、形状未知和材料参数未知的情况下均能实现自适应聚焦。本文的主要研究内容包括:1.设计了两款工作中心频率在2450MHz的自适应聚焦天线阵列,分别一维线阵天线和二维平面阵列天线,实现了近场目标的自适应聚焦定位。在设计的自适应聚焦天线时,均将正中间天线单元作为本地测试接收天线来获得目标散射反馈电磁信号。在阵列天线上方随机位置加载单散射目标,通过优化发射天线到接收天线单元之间的最大化功率传输,发射阵列天线可将其辐射的能量有效聚焦到目标位置。仿真和实测结果表明,在目标识别区域内,更改目标的形状和材料,发射阵列天线均能在目标处实现聚集定位。2.在自适应聚焦天线实现目标定位基础上,进一步将测量天线移植到定位区域设计近场聚焦天线,比较了自适应聚焦与目标未知已知条件下天线聚焦性能。结果表明,基于自适应聚焦天线阵列的所探测的目标位置二次设计聚焦天线激励,可以实现更好的聚焦性能。

关键词：近场天线自适应天线聚焦天线目标探测

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微波热疗聚焦天线设计

微波热疗聚焦天线设计

作者：贺小平南京信息工程大学

学位级别：硕士

本文通过优化由发射天线阵列、接收天线以及介于中间的介质体组成的功率传输系统的功率传输效率,设计可应用于微波热疗的聚焦天线阵列。优化时将聚焦天线阵列作为发射天线阵列,用一个偶极子天线作为虚拟接收天线放在近场区域中需要聚焦... 详细信息

本文通过优化由发射天线阵列、接收天线以及介于中间的介质体组成的功率传输系统的功率传输效率,设计可应用于微波热疗的聚焦天线阵列。优化时将聚焦天线阵列作为发射天线阵列,用一个偶极子天线作为虚拟接收天线放在近场区域中需要聚焦的位置,并将脂肪模型与人体模型放置在发射天线与接收天线之间。当功率传输系统的传输效率最大时就得到了最优的发射天线阵列激励分布。采用文中优化方法设计了一款工作在433MHz透过脂肪模型的4×2平面微带阵列聚焦天线,仿真结果和实验结果比较吻合,聚焦位置无偏差,验证了此优化方法在低损耗低介电常数的介质中是有效的,还有一款工作在433MHz透过人体模型的4×3平面微带阵列聚焦天线,仿真结果和实验结果比较吻合,聚焦位置仍无偏差,验证了此优化方法在高损耗高介电常数的介质中仍然是有效的。在此基础上又设计了两款透过人体模型的环形阵列聚焦天线,一个是18×1的聚焦位置在人体模型(直径为140mm的圆柱形模型)中心的18单元环形阵列天线,一个是18×2的聚焦位置在偏离人体模型中心20mm处的36单元环形阵列天线,实验结果与仿真结果较吻合,聚焦位置无偏差,具有很好的聚焦效果,证实了文中优化方法的可行性和准确性,适用于人体深部肿瘤微波靶向热疗。

关键词：聚焦天线微波热疗脂肪模型人体模型

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平面聚焦天线低副焦斑和多焦斑的研究

平面聚焦天线低副焦斑和多焦斑的研究

作者：薛飞电子科技大学

学位级别：硕士

天线一般工作在其辐射远场区域。对于某些特定场合,要求天线辐射的能量聚集在其近场区域的某一特定点上,这就需要近场聚焦天线。针对近场聚焦天线的研究已经持续了很长时间。在特定区域具有高能量密度的近场聚焦天线不仅可以用于提高医... 详细信息

天线一般工作在其辐射远场区域。对于某些特定场合,要求天线辐射的能量聚集在其近场区域的某一特定点上,这就需要近场聚焦天线。针对近场聚焦天线的研究已经持续了很长时间。在特定区域具有高能量密度的近场聚焦天线不仅可以用于提高医学与工业检测系统的探测和成像能力,还能用于门禁系统、微波无线输能系统、射频识别系统以及微波无线电系统等方面,具有广泛的应用前景和研究价值。不同应用场合对近场聚焦天线的需求也不相同。在微波热疗应用中希望利用最大功率加热癌组织,而不希望其对邻近健康组织产生危害;在非接触式微波感应中并不希望在焦点旁边有较高副瓣影响其准确性。因此,对近场聚焦天线实现低副瓣设计是降低副焦瓣影响的有效方法。当近场聚焦天线用于大面积检测时,可以通过需要焦斑扫描来扩大覆盖或提高位置定位精度。本文针对近场聚焦阵列天线相关问题展开研究,具体体现在:首先,在分析平面天线近场聚焦原理基础上,结合基片集成波导与金属圆波导实现了电磁波的近场聚焦。通过对基片集成波导近场聚焦天线的子部件进行分析,并对天线焦距与焦斑特性进行了讨论,最终对Ka频段基片集成波导近场聚焦天线进行设计、加工与实测。在此基础上,进一步研究近场聚焦天线的副瓣抑制问题。通过阐述近场区域低副焦瓣与圆极化的生成原理,即利用基片集成缝隙天线通过多元法实现圆极化,基于基片集成波导功分网络通过泰勒分布赋形实现所需近场副瓣电平,最终对K波段低副焦瓣双圆极化近场聚焦天线进行设计、加工与测试。最后,结合改进的基片集成波导罗特曼透镜与基片集成缝隙天线缝隙阵列天线,实现了Ka波段多焦斑天线。为了将基片集成罗特曼透镜作为聚焦波束形成网络,对传统罗特曼透镜的相移网络进行修改以满足波束聚焦和扫描的要求。当从不同的输入端口激发时,焦点可实现横向扫描。最终对Ka波段基片集成改进罗特曼透镜多焦斑近场聚焦天线进行设计、加工与测试。

关键词：聚焦天线电磁波聚焦阵列天线低副焦瓣多焦斑

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无源毫米波成像雷达准光路及聚焦天线设计

制导与引信 2023年第2期44卷 41-49页

作者：王楠楠陆满君高昂卓王碧芬王鹏程邱景辉哈尔滨工业大学电子与信息工程学院黑龙江哈尔滨150001 上海无线电设备研究所上海201109

提出一种用于空中目标探测的无源毫米波雷达准光路和聚焦天线设计方法。对焦平面阵列实时成像探测系统中天线的聚焦特性进行了仿真,分析了天线的焦径比对天线聚焦特性的影响,研究了抛物面天线和偏置抛物面天线在馈源偏焦时天线波束的畸... 详细信息

提出一种用于空中目标探测的无源毫米波雷达准光路和聚焦天线设计方法。对焦平面阵列实时成像探测系统中天线的聚焦特性进行了仿真,分析了天线的焦径比对天线聚焦特性的影响,研究了抛物面天线和偏置抛物面天线在馈源偏焦时天线波束的畸变情况。设计了聚焦天线的馈源阵列,对馈源阵列天线单元间的互耦进行了分析。探索了反射面支架对聚焦天线聚焦特性的影响。仿真分析的结果为无源毫米波雷达空中目标探测系统的准光路和聚焦天线设计提供了支撑。

关键词：无源毫米波雷达准光路聚焦天线波束畸变

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微波聚焦天线的工程设计

上海航天 1993年第4期10卷 59-61页

作者：张妙欣上海航天局第八一五研究所

介绍椭圆球反射面聚焦的原理,并对利用圆反射面逼近椭圆球反射面的原理、公式进行了探讨。实践应用证明:采用该方法设计的聚焦天线既能保证获得较好的聚焦性能,又能有加工方便、效果良好等优点。

关键词：天线微波天线聚焦天线

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基于FZP的双焦点聚焦天线的研究

电子质量 2011年第1期 9-10,17页

作者：谢腾飞杨军重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 江苏省邮电规划设计院有限责任公司江苏南京210006

该文基于异于传统的菲涅尔相位修正结构平板(Fresnel Zone Plate),设计并分析了一种具有双焦点结构,可用于毫米波成像等领域的聚焦天线。相比常用的椭球反射面天线,新型的FZP天线制作成本低,聚焦性能优越。

关键词： FZP 双焦点结构毫米波成像聚焦天线

未知目标位置条件下的近场自适应聚焦天线设计

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未知目标位置条件下的近场自适应聚焦天线设计