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微波均衡器设计中的背孔技术研究

现代雷达 2009年第1期31卷 85-87页

作者：王忠勋贾宝富电子科技大学应用物理研究所成都610054

引入一种设计微带均衡器的新技术-背孔技术。文中分析了加载背孔前后均衡网络的谐振枝节特性和背孔特性对谐振枝节性能的影响。同时,为使该技术的进一步实用化,研究了在加载背孔的基础上加载电阻后谐振枝节的特性。分析结果证明该技术... 详细信息

引入一种设计微带均衡器的新技术-背孔技术。文中分析了加载背孔前后均衡网络的谐振枝节特性和背孔特性对谐振枝节性能的影响。同时,为使该技术的进一步实用化,研究了在加载背孔的基础上加载电阻后谐振枝节的特性。分析结果证明该技术可以进一步提高均衡网络的性能,为微带功率均衡器的设计提供了一种新型结构。

关键词：功率均衡器背孔技术电阻加载行波管放大器

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X波段宽带低差损功率均衡器的设计与实现

现代雷达 2011年第3期33卷 67-69,72页

作者：李建李勇利肖灯军中国科学院电子学研究所北京100190

功率均衡器是改善微波系统幅度响应平坦度的一种有效的解决办法。文中研究了电阻加载谐振网络及其在宽带功率均衡器中的应用。利用ADS仿真软件对电阻加载宽带功率均衡器进行联合电磁仿真设计与优化,实现了X波段宽带低差损功率均衡器。... 详细信息

功率均衡器是改善微波系统幅度响应平坦度的一种有效的解决办法。文中研究了电阻加载谐振网络及其在宽带功率均衡器中的应用。利用ADS仿真软件对电阻加载宽带功率均衡器进行联合电磁仿真设计与优化,实现了X波段宽带低差损功率均衡器。均衡器在整个频带内均衡5 dB,输入输出驻波比均小于1.5∶1,最终测试结果与初始设计相吻合,满足了工程需要。结果表明,电阻加载均衡器适用于宽带功率均衡器的研制。

关键词：均衡器平坦度电阻加载谐振网络低差损

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12 GHz枝节匹配宽带微带均衡器

现代雷达 2007年第2期29卷 70-72页

作者：赵瑛周东方牛忠霞任国霞信息工程大学信息工程学院郑州450002

给出了一种匹配良好的宽带微带均衡器的设计。它由在枝节上加载了薄膜电阻的微带枝节谐振器构造而成。通过大量的试验和仿真研究了电阻值对谐振器的影响。当加载薄膜电阻在枝节谐振器上时,可以得到可调的品质因数。利用HFSS分析可以看... 详细信息

给出了一种匹配良好的宽带微带均衡器的设计。它由在枝节上加载了薄膜电阻的微带枝节谐振器构造而成。通过大量的试验和仿真研究了电阻值对谐振器的影响。当加载薄膜电阻在枝节谐振器上时,可以得到可调的品质因数。利用HFSS分析可以看到电阻加载的枝节谐振器不仅频率可调,而且衰减可调、品质因数可调。文中利用四个加载了不同阻值的枝节谐振器得到了一个12 GHz带宽的微带均衡器,给出了结构图和特性曲线。结果表明这种加载电阻的谐振器结构很适合宽带微带均衡器设计。

关键词：行波管放大器微带均衡器微带谐振器电阻加载品质因数高频结构仿真器

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超宽带双极化四脊喇叭探头天线研究

超宽带双极化四脊喇叭探头天线研究

作者：刘向搏西安电子科技大学

学位级别：硕士

近场测量技术就是用一个特性已知的探头,抽测天线近区某一特定表面上场的幅相分布,通过严格的数学变换确定天线的远场特性。在近场测量过程中,探头天线的重要性不言而喻,探头的设计对近场测量的结果有着直接的影响,其中探头的带宽、极... 详细信息

近场测量技术就是用一个特性已知的探头,抽测天线近区某一特定表面上场的幅相分布,通过严格的数学变换确定天线的远场特性。在近场测量过程中,探头天线的重要性不言而喻,探头的设计对近场测量的结果有着直接的影响,其中探头的带宽、极化方式以及相位中心等都是设计过程中需要着重考虑的因素。随着宽带技术的不断发展,如何使探头天线在拥有超宽带双极化特性的同时还拥有稳定的相位中心,有着重大的研究价值。因此,本文以四脊喇叭天线为基础,致力于研究稳定其工作频带内相位中心的方法。本文的研究和工作内容可以总结为下面的两个部分:1.根据阻抗加载理论设计了一款电阻加载的超宽带双极化四脊喇叭探头天线。通过在天线脊片末端加载电阻,吸收了低频脊片末端未被辐射的能量,使得天线的低频带宽被扩展,实现了四脊喇叭探头天线的小型化,稳定了天线的相位中心。实测结果表明,所设计的探头天线在整体尺寸仅有41 mm*40 mm*40 mm的情况下,仍能工作在2 GHz-18 GHz的频带内,且两端口的驻波比均小于3,工作带宽达到了9个倍频;两端口实测隔离度大于20 d B,实测增益在-0.3 d Bi-11.9 d Bi之间;特别的,当取距脊波导顶部中心16 mm处为相位中心时,各频点在3 d B波束宽度内基本满足相位起伏小于22.5°的要求。因此,该探头天线基本满足近场测量需求。2.为了进一步稳定电阻加载后的探头天线在高频处的相位中心并展宽其高频波束宽度,根据介质加载对低频能量分布影响小、对高频能量分布影响大的特点,在第一款探头天线的基础上,对其进行了介质加载。实测结果表明,所设计的介质加载的超宽带双极化四脊喇叭探头天线高频处相位中心得到进一步的稳定,并且各频点波束宽度基本达到了60°,天线两端口驻波比低于2.5,两端口实测隔离度大于25 d B,实测增益在-0.2 d Bi-10.4 d Bi之间;特别的,当取距脊波导顶部中心19 mm处为相位中心时,各频点在3 d B波束宽度内基本满足相位起伏小于22.5°的要求。因此,该探头天线基本满足近场测量的需要。

关键词：探头天线近场测量技术相位中心电阻加载介质加载

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钻孔雷达超宽带天线的研究与设计

钻孔雷达超宽带天线的研究与设计

作者：徐艳清电子科技大学

学位级别：硕士

根据钻孔雷达天线工作环境的特殊性和复杂性,以及现有钻孔雷达天线的性能缺陷,本文结合钻孔雷达天线的设计要求,采用新型的超宽带天线技术,设计了两款新型的钻孔雷达天线：电阻加载偶极子超宽带天线、频率可重构超宽带天线。电阻加... 详细信息

根据钻孔雷达天线工作环境的特殊性和复杂性,以及现有钻孔雷达天线的性能缺陷,本文结合钻孔雷达天线的设计要求,采用新型的超宽带天线技术,设计了两款新型的钻孔雷达天线：电阻加载偶极子超宽带天线、频率可重构超宽带天线。电阻加载偶极子超宽带天线采用分布式Wu-King加载方式,将多个集总电阻元件等间距加载于柱形偶极子臂上,吸收偶极子顶端的反射电流,使谐振式的窄带偶极子转变成行波天线,以获得超宽带工作特性。实施案例中的天线仿真结果表明,天线在50～400MHz的频率范围内端口驻波系数小于1.7,具有8个倍频程的阻抗带宽,且较以往的电阻加载式钻孔雷达天线辐射效率较高。同时天线还有横向尺寸小、结构简单、工作频率低、可探测深度高的特点,适用于时域脉冲钻孔雷达系统。另外为了克服加载偶极子钻孔雷达超宽带天线的辐射效率低、宽频范围内增益不均衡的缺陷,本文提出了基于频率可重构技术的超宽带天线技术方案,利用多个频率段的连续调谐实现天线超宽带工作。本文采用光控微波开关对频率可重构超宽带天线进行了设计与实现,天线可在三个工作模式之间切换工作,获得五个连续可调的工作频段。仿真和实测数据结果表明,设计的天线能够实现超宽带工作,工作频率为1.2GHz～4.3GHz,带宽3.1GHz。各个频带辐射效率较高,满足钻孔雷达系统要求,同时证明了频率可重构超宽带天线方案的的合理性和可行性。频率可重构超宽带天线可应用于步进频率钻孔雷达系统。本文研究和设计的钻孔雷达天线方案不仅能够满足现有钻孔雷达的要求,同时具有一定的独特性和创新性。在此基础上,根据具体的雷达系统要求,进一步完善天线结构和性能,可设计出钻孔雷达天线成品,并投入市场使用。

关键词：钻孔雷达天线电阻加载频率可重构超宽带

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超短波全向天线宽频带小型化技术研究

超短波全向天线宽频带小型化技术研究

作者：刘江伟西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着宽带天线在通信电子设备方面的广泛运用,天线的指标要求亦逐渐提高,需要具备小尺寸和宽频带的特点。本文结合科研项目,对超短波全向天线的宽带化及小型化技术进行了深入的研究。研究工作主要分为三部分:一、双频段宽带全向共用天线... 详细信息

随着宽带天线在通信电子设备方面的广泛运用,天线的指标要求亦逐渐提高,需要具备小尺寸和宽频带的特点。本文结合科研项目,对超短波全向天线的宽带化及小型化技术进行了深入的研究。研究工作主要分为三部分:一、双频段宽带全向共用天线的研究。为满足实际需求,采用了双频段共用辐射体的一体化结构,结合双工器匹配网络的设计方案。对单极子天线进行加载,以满足高度受限的要求,优化了加载位置以及加载量对两个频段性能的影响,设计了宽带双工匹配网络,实现了宽带化和双频段工作。最终该单极子天线在双频段内VSWR小于2.5,端口隔离度大于15d B,低段增益大于-7d B,高段增益大于0.4d B,并且在水平面实现了良好的全向性。二、新型机载刀型天线的研究。在研究其他刀型天线的基础上,提出了采用充分利用刀型厚度的弯折桶型辐射体结构,以提高等效高度,并结合电磁耦合馈电、集总元件加载、等效分布加载、渐变结构和阻抗匹配网络等技术改进措施,使其具有更小的体积和更高的辐射效率,最终该天线在近4倍频带宽内VSWR小于2.5。三、超短波单极子天线的研究。针对单极子天线的窄带特性以及在超短波频段高度较高的特点,采用多种宽带化及小型化措施,设计了三款单极子天线。第一款天线,引入套筒结构,并加载阻抗匹配网络,运用集总参数匹配网络展宽了天线的带宽,并且不会对天线增益造成较大损失,该天线在24%的相对带宽内VSWR小于2;第二款天线沿用第一款天线的宽带化技术,同时结合优化电阻加载实现小型化,在接近3个倍频带宽内天线的VSWR小于3;第三款天线,为了降低高度,采用折叠单极子形式,并引入顶加载结构,结合电阻加载、匹配网络加载等技术,实现近3倍频带宽内天线的VSWR小于2.5。

关键词：全向天线宽频带小型化阻抗匹配电阻加载

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用于随钻场景的超宽带雷达天线研究

用于随钻场景的超宽带雷达天线研究

作者：陈冠聪电子科技大学

学位级别：硕士

油、气、煤是我国能源的重要来源,随着工业化发展与人类生活需求的增长,其需求也在持续攀升。由于近百年来的开采,这些资源的开采逐渐进入较深的地层,开采的难度逐渐增大。在此背景下,实时对钻孔周围地层进行勘探与监视对于安全开采和... 详细信息

油、气、煤是我国能源的重要来源,随着工业化发展与人类生活需求的增长,其需求也在持续攀升。由于近百年来的开采,这些资源的开采逐渐进入较深的地层,开采的难度逐渐增大。在此背景下,实时对钻孔周围地层进行勘探与监视对于安全开采和能源储量分析具有至关重要的意义。钻孔雷达技术以其高分辨率和精确性在地下探测领域内受到极大重视。在钻孔雷达系统中,随钻雷达天线作为核心组件,其设计与性能直接关系到整个系统的探测效率和准确性。这类天线不仅需要在保持较小的横向尺寸的同时,还需确保在低频范围内具备较大的阻抗带宽、高增益以及高辐射效率。在满足天线本身的性能指标的同时还须考虑到金属结构对天线的辐射模式、阻抗特性及增益性能产生的影响,除此之外,随钻雷达天线还必须考虑到钻井过程中井壁反射对天线性能的影响。针对上述难点,本文从常用于井中雷达天线的偶极子天线出发,基于电阻加载理论实现了超宽带天线的设计,之后依托定向天线理论,创新的将铁氧体吸波结构用于随钻天线的设计中,后对设计的超宽带偶极子天线进行结构的改进,使之具有定向性。通过仿真实验探讨了金属钻杆的厚度对整体天线辐射性能的影响。最终设计出一款工作频带为在36.7 Mhz至77.1 Mhz,定向性良好的天线结构,该结构天线部分的长度为760 mm（0.144λc）、宽度为55 mm（0.01λc）、厚度为12.4 mm（0.0024λc）具有良好的小型化指标,适配于随钻系统的使用。随后针对天线在井下环境中的应用进行了仿真分析,结果显示设计的天线在半径范围45 mm至80 mm的钻井中均表现出良好的时域特性、具有良好的阻抗带宽。证明了该天线所受井壁影响较小,可用于复杂环境下的随钻场景使用。继而,通过仿真探测分析,验证了天线对井下目标的精确定位能力。为了实际验证天线设计的有效性,对所设计的天线进行了实际加工和测试,测试中发现的问题通过溯源分析得到了有效解决,实测结果与仿真结果高度一致,证实了加工天线满足了设计预期。为随钻雷达天线的设计提供了一种可行方案。

关键词：钻孔雷达定向天线电阻加载随钻测量

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探地雷达超宽带屏蔽天线的仿真与测试

探地雷达超宽带屏蔽天线的仿真与测试

作者：吴彦奇吉林大学

学位级别：硕士

随着中国经济的高速发展,探地雷达在诸如建筑工程质量检测、交通设施质量检测、管线快速检测、地质灾害预防、考古、矿产资源勘探、月球探测、岩土工程调查和军事探测等多个领域正发挥着越来越重要的作用。天线作为探地雷达末端重要的... 详细信息

随着中国经济的高速发展,探地雷达在诸如建筑工程质量检测、交通设施质量检测、管线快速检测、地质灾害预防、考古、矿产资源勘探、月球探测、岩土工程调查和军事探测等多个领域正发挥着越来越重要的作用。天线作为探地雷达末端重要的组成部分,其特性将直接影响着探地雷达的探测能力,因此提高天线的性能对探地雷达在实际中的应用具有重要意义。本文主要目的是模拟并制作出具有超宽带频率特性、屏蔽性能好、探测精度高的探地雷达天线,从而提高探地雷达的探测能力。自探地雷达的概念提出以来,与之相匹配的天线方面的研究一直是探地雷达的重要研究方向,通过近几十年国内外学者的不断努力,探地雷达天线的种类以及改良天线性能的加载方法也多种多样。本文以领结天线为基础,探讨了不同加载方法对天线的影响,分析出最佳的加载方案,对提高探地雷达的信噪比、改善探测精度具有重要意义。领结天线最早的研究是在1952年,Brown和Woodward系统的研究了三角形片状天线的辐射特性,发现领结天线相比于圆柱形偶极子天线具有更宽的带宽,且相比于双锥天线具有更小的尺寸,方便应用。在探地雷达的实际工作中,地下地质结构分布复杂且来自地上的干扰很多,这就要求天线要有更宽的带宽和很好的方向性。一般将金属背腔置于领结天线背部,这样即可以屏蔽来自空气中电磁波的干扰,又可以减少天线向空气中的辐射,在一定程度上削弱直达波。但是金属屏蔽罩对天线的信号影响很大,信号容易在天线和屏蔽罩之间来回反射产生多次波,在屏蔽罩内加载合适的吸波材料可以起到增加天线带宽削弱罩内反射波的作用。在增加领结天线带宽方面,由于阻容混合加载的方式较难实现,故一般采用纯电阻加载的方式。天线的电阻加载主要分为集中式电阻加载和分布式电阻加载。分布式电阻加载是指在天线内对天线进行连续性的加载,使电流在天线内部逐渐变弱,最后在天线末端降为零的一种无反射电阻加载。这种加载方式可以有效地增加天线的带宽,但是同样也会严重降低天线的辐射效率,且实际实施起来难度大。集中式电阻加载是指在天线的末端或其他位置加载单个或多个电阻,相比于分布式加载,集中式电阻加载对天线辐射效率的损耗小,且更易于实现。本文利用电磁仿真软件HFSS模拟了普通领结天线、带吸波材料的领结天线、末端加载领结天线。根据模拟结果,再结合拟解决的实际问题,优化选择合适的天线尺寸、屏蔽罩尺寸、吸波材料、加载阻值与方式等多个参数。并根据模拟结果进行天线的制作与测试,检验天线的性能。实际测试结果表明带吸波材料的领结天线和末端加载领结天线都可以有效的提高领结天线的带宽,消除天线时间域信号的拖尾,并改善天线的指向性,对于提高探地雷达探测精度和雷达信号的信噪比具有重要意义。

关键词：探地雷达领结天线吸波材料电阻加载探测精度信噪比

基于MRTD算法的时域超宽带天线的分析与研究

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基于MRTD算法的时域超宽带天线的分析与研究

作者：李炎红电子科技大学

学位级别：硕士

时域超宽带天线在军用领域和民用领域都得到了广泛的应用,并成为当今国内外研究的热点。开发时域仿真工具对于研究超宽带时域天线的瞬时辐射特性和了解天线瞬时辐射的变化过程具有重要的意义。本文的主要工作是开发时域超宽带天线的三... 详细信息

时域超宽带天线在军用领域和民用领域都得到了广泛的应用,并成为当今国内外研究的热点。开发时域仿真工具对于研究超宽带时域天线的瞬时辐射特性和了解天线瞬时辐射的变化过程具有重要的意义。本文的主要工作是开发时域超宽带天线的三维仿真工具,用于分析和设计时域超宽带天线。首先,以时域多分辨(MRTD,Multiresolution Time-Domain)方法作为理论基础,开发MRTD代码,并应用两个数值算例证明了MRTD代码的正确性。第二,为了能更精确的模拟复杂结构,开发MRTD的共形技术代码对天线模型进行更精确模拟,并用算例证明了MRTD共形技术可以获得比传统MRTD更精确的计算结果。提出了一种采用宽带巴伦结构的蝶形天线,并应用MRTD共形技术的代码对其时域特性进行数值计算。另外,还设计了一个超宽带Vivaldi天线,并对该天线的时域特性进行数值计算。第三,开发了基于加载技术的MRTD代码,设计了一个加载蝶形天线,提出了一种新型电阻加载的Vivaldi天线。应用MRTD加载代码分析天线的辐射特性,包括时域脉冲,时域方向图、拖尾等性能。通过使用加载方法,天线能有效的抑制脉冲的拖尾,改善时域特性。

关键词：时域多分辨方法时域天线共形技术电阻加载