為了對位于天線近場區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行定位和能量傳遞,提出了一種近場目標(biāo)自適應(yīng)聚焦天線的設(shè)計(jì)原理.當(dāng)無源目標(biāo)位于陣列天線近場區(qū)域時(shí),通過檢測發(fā)射陣列天線到接收天線之間的電磁散射參數(shù),建立發(fā)射陣列天線到接收天線之間的功率傳輸方程,通過特征值方法優(yōu)化求解功率傳輸效率的最大值,即可獲得發(fā)射陣列天線在目標(biāo)位置產(chǎn)生聚焦效應(yīng)的激勵分布.實(shí)驗(yàn)過程中,隨機(jī)預(yù)設(shè)了多個不同位置、不同電磁參數(shù)和不同形狀的近場目標(biāo),均獲得了與預(yù)設(shè)目標(biāo)位置相符合的電場聚焦分布效果.該近場目標(biāo)自適應(yīng)聚焦天線能夠有效地將輻射電場聚集到位于近場區(qū)域的隨機(jī)目標(biāo)位置,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位、跟蹤和能量傳遞,聚焦效應(yīng)對近場目標(biāo)的位置、形狀和電磁參數(shù)均不敏感.

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【部分圖文】：

圖1(a)陣列天線單元結(jié)構(gòu);(b)線形陣列天線實(shí)物

設(shè)計(jì)了中心工作頻率為2.45GHz的陣列天線單元,其結(jié)構(gòu)為雙層介質(zhì)基板結(jié)構(gòu),如圖1(a)所示.通過商業(yè)軟件進(jìn)行天線單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),幾何尺寸分別為:a=42.5mm,b=41.5mm,w=13.5mm,g=5.0mm,d=13.5mm和h=5.0mm.兩層介質(zhì)基板....

圖2陣列天線單元的(a)回波損耗和(b)增益方向圖

圖2(a)和圖2(b)分別為陣列天線單元的回波損耗和增益方向圖,可以看到,–10dB阻抗匹配帶寬為2.34—2.64GHz,半功率波束寬度為±36°,能有效滿足線形陣列天線在較大的橫向近場區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)電場聚焦掃描.2.2目標(biāo)自適應(yīng)聚焦原理

圖3不同目標(biāo)位置條件下的測試散射參數(shù)(a)位置1;(b)位置2;(c)位置3

為了驗(yàn)證上述發(fā)射陣列天線的自適應(yīng)聚焦工作原理,采用如圖1(b)所示的直角坐標(biāo)系,將金屬方體隨機(jī)預(yù)置于天線上方的某高度的多個坐標(biāo)位置(x,y,z):位置1(–220mm,0mm,480mm),位置2(–70mm,0mm,480mm)和位置3(0mm,0mm,4....

圖4歸一化電場測試(a)測試平臺;(b)可調(diào)諧射頻饋電電路

基于射頻相移衰減電路構(gòu)成的可調(diào)諧饋電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了表1所列出的發(fā)射陣列天線激勵分布,并在近場測試平臺上加載到發(fā)射陣列天線上,測試了預(yù)置目標(biāo)水平面上的歸一化電場分布.測試平臺包括了數(shù)字可控位移平臺、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、電場探頭和可調(diào)饋電網(wǎng)絡(luò),分別如圖4(a)和圖4(b)所示.目標(biāo)置于不同位....

本文編號：3947740