一种反射面波束扫描角度快速估算方法

针对现有反射面天线设计中，因馈源横向偏焦而引起波束扫描角度变化的一般现象及扫描角度估算过程，首先，采用归一化及逆推思想，并结合理论分析提出了一种快速估算焦径比约为0.8的正馈反射面馈源横向偏焦波束扫描角度的方法；其次，在此基础上，利用归一化的思想将这一方法推广到任意焦径比下正馈反射面天线波束扫描角度估算；最后，利用GRASP10.0仿真对比分析验证了该估算方法的正确性及精度。该方法为馈源横向偏焦的正馈反射面天线波束指向角度快速估算提供了一种新的途径。     

辐射计反射面天线面形精度对其主波束效率影响研究

以FY-3卫星微波成像仪天线为模型,对反射面天线面形精度对天线主波束效率的影响进行了分析。提出基于数值拟合法的公式,用GRASP软件半物理仿真结果,修正Ruze公式关于面形精度影响因子的表达式,实现了工程中天线主波束效率快速估算。该方法减小了Ruze公式中由于假设口径场等幅同相分布引起的计算误差,采用该方法后计算精度可控制在1%以内。最后针对多馈源共用反射面的辐射计天线提出了分区域分析面形精度的方法。     

宽带相控阵馈源可展开反射面天线研究

为满足星载高增益天线的应用需求,本文设计了一种带有相控阵馈源的伞状可展开反射面天线。首先介绍了反射面天线可展开机构的原理及设计,由碳纤维天线肋和金属编织网面组成反射面,在高精度可展开机构的动作下实现其收拢和展开,从而大幅减小其收藏包络尺寸。对于直径为1.14 m的可展开反射面天线设计了宽带相控阵馈源,采用金属Vivaldi天线作为相控阵单元,根据极化方式、焦径比和扫描范围选择排列成双极化矩形阵列,使可展开反射面天线在8~16 GHz内实现二维波束扫描,通过电磁仿真进行验证,仿真结果表明,宽带相控阵馈源能够有效地增加可展开反射面天线的视场,反射面天线在8 GHz、12 GHz和16 GHz时扫描到0°的增益分别是38.03 dB、40.65 dB和41.48 dB,扫描到+3°的增益分别是37.68 dB、40.68 dB和41.09 dB。     

星载可移动多馈源单口径多波束天线研究

针对我国通信业务容量提升以及热点区域动态变化的保障能力需求,设计了Ka频段多馈源单口径可移动多波束天线,研究了波束馈源簇形成方式、相邻波束馈源交叠方案、天线转动方式、波束形成网络,以实现覆盖区域的高增益通信和波束灵活调整。通过高增益低旁瓣多波束天线的频率复用设计和波束形成网络技术研究,提升卫星通信系统的容量及天线覆盖的灵活性。重点改善波束扫描后的形状畸变和性能恶化问题,仿真表明,对波束幅相权值的优化可以保证天线转动前后波束增益和C/I性能稳定。     

用于广播卫星的单赋形反射面天线

日本未来的直播卫星要求星载天线有精确的赋形波束。采用单赋形反射面天线是合适的,因为它不需要复杂的馈电网络。然而在过去的研究中,反射面上出现有不连续性。在本文中,不连续性问题得到克服,分别在上下行频段上成功地设计出形成赋形波束可覆盖日本诸岛的赋形反射面。加工了下行天线,辐射图得到测试结果验证。辐射图满足对星载天线的无线电规定,诸如旁瓣特性和交叉极化特性。     

星载多波束相控阵天线设计与综合优化技术研究

针对采用CDMA协议的低轨通信卫星,设计一个19阵元7波束的六边形平面阵天线,克服了卫星波束大角度扫描带来的"边缘问题"和"远近效应"。采用粒子群优化算法分别对正六边形天线阵列进行综合优化,优化过程采用基于空间分裂的优化策略,极大地简化了波束赋形的参量数目。数值仿真结果表明,方向图各项指标均符合设计要求,有效地验证了天线设计和算法的正确性。     

多波束馈源在高动态目标捕获跟踪过程中的应用研究

为了展宽高频段测控设备中天线的工作波束范围,增强设备捕获跟踪高动态目标的能力,提出一种多波束馈源阵列方案,并对其波束范围进行仿真计算。结果表明,多波束馈源阵列能有效展宽天线波束范围。针对多波束馈源阵列的物理模型,从软硬件上设计实现了其在高频段测控设备上的应用,对捕获跟踪高动态目标具有一定的实用价值。     

台阶反射面实现双频多波束天线收发等化的研究

双频多波束天线系统由于收发频段共用同一反射面,覆盖区内收发波束大小不一致.为了实现覆盖区内收发等波束,文章提出了一种新型的台阶反射面天线.通过对天线台阶高度的选取和台阶宽度的优化,可以使接收频率处每个台阶跳跃点与中心区在反射面等效口径处的相位相差180.,从而降低天线的口径效率,减小接收频率处反射面的电尺寸,最终实现了收发波束大小一致.为了进一步降低天线的副瓣电平,文章在接收频率处引入了馈源第一副瓣来照射反射面的台阶圆环,通过这一改进天线仍能实现收发等波束且获得了更低的副瓣电平.     

星载反射器天线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描,可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计;其31单元辐射阵和波束形成网络的制作;通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后,证明可实现42dBi以上的覆盖增益,波束隔离达20dB以上。     

星载成形反射面天线全域基设计的研究

介绍了对星载成形反射面天线全域基设计法的研究。采用单馈源单反射面天线,通过优化反射面得到赋形波束。文章研究的全域基设计法运用物理光学法,将反射面用Jacobi-Fourier表达式展开,展开式各项的系数作为优化对象,代入反射面天线远场辐射积分的计算,在优化远场辐射特性的同时确定了反射面展开式各项的系数,也即确定了反射面。     

有限扫描反射面天线纵向偏焦性能的研究

随着相控阵天线的不断发展，有限扫描反射面天线已经成为当前的研究热点,为了符合新时代天线多功能的需求，提出一种基于抛物面形变的纵向偏焦特性。设计一个标准正馈反射面天线，使其馈源固定不动，而利用调节反射面焦距来达成天线的偏焦，其偏焦特性类似于抛物面天线的纵向偏焦特性；设计一个双焦点反射面，由XOZ平面抛物线和YOZ平面抛物线正交互异设计双焦点反射面天线，令YOZ平面抛物线焦点外推、XOZ平面抛物线焦点不变构成一个双焦点反射面。验证了该方法在一维阵列作为馈源的有效性，双焦点反射面相较于标准抛物面，在EL方向上该天线增益上升了1429dB，且波束宽度基本不变；此外，该方法还能容纳所有馈源同时工作，降低了单个馈源喇叭的功率且增益相较于点波束天线只下降了485dB。该方法将为后续有限扫描反射面天线在设计一维扫描或二维不等范围扫描提供理论支撑。     

星载反射器无线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描，可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计；其31单元辐射阵和波束形成网络的制作；通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后，证明可实现48dBi以上的覆盖增益，波束隔离达20dB以上。     

星载赋形反射面数传天线优化设计

为了使星载赋形反射面数传天线的波束形状满足设计要求,应用Minimax算法对其进行了优化设计。首先基于几何光学原理得到反射面中截线的初始形状,然后采用Newton插值函数对中截线进行拟合并把插值函数的系数作为优化变量,最终利用Minimax算法对优化变量进行调整来使获得理想的赋形波束。通过对一个X波段赋形反射面天线优化结果的分析及与基于几何光学原理综合算法所得结果的对比,表明此方法的有效性和优越性。数值仿真结果表明：该方法能够保证覆盖角域内任意一点的增益均高于设计指标要求。     

反射面背射螺旋天线设计

介绍了一种反射面背射螺旋天线,其反射面口径仅有几个波长,通过采用新型背射螺旋天线作馈源,成功解决了小口径反射面天线效率低的难题,实现了高达75％的口面效率。该天线体积小、重量轻,已成功应用于嫦娥一号卫星机械转动定向天线。文章对该天线的设计、仿真计算和实测结果进行了综述。     

高通量卫星高精度多波束馈源阵装配校准技术

为解决多波束馈源阵装配校准过程中装配难度高及测试数据处理工作量大的问题,总结提出一套适用于目前研制的高通量高精度多波束馈源阵总装校准方法.由于多波束馈源阵结构形式复杂操作空间狭小装配顺序尤为重要,故采用三维模拟分步分解装配,并使用经纬仪和摄影测量配合测试,解决数据处理工作量大的问题.高通量卫星多波束馈源阵精度要求十分高,性能指标较以往研制型号都要严格.对于高通量高精度多波束馈源阵总装过程提出了一套高效率高精度的装配校准方法(精度转角优于0.021°,位移优于0.21 mm),准确规范的指导多波束天线馈源阵的装配校准,并为后续多种馈源阵总装过程提供了新的参考依据.     

一种用于星载多波束相控阵的稀疏阵列

现有的技术较难满足星载多波束相控阵天线射频前端的通道间距，已有的研究工作大量集中在提高射频电路和芯片的集成度，提出采用稀疏布阵的方式来增加天线单元的平均间距，从而缓解现有技术条件下的高密度集成难题。设计了Ka频段八波束相控阵天线的稀疏布阵阵面，首先采用遗传算法优化设计64元稀疏子阵，子阵增益在±60°扫描范围内大于18.6 dB，该子阵沿4个象限镜像对称，便于高效设计将不规则分布的天线单元端口与规则排布的R组件端口进行互连的带状线转接板，然后随机旋转、平移36个子阵拼接成全阵，在一定程度上打乱子阵分布均匀性，以起到栅瓣抑制的作用。该方法具有简单、高效、快捷的优点，稀疏阵列的设计结果基本能满足工程应用需求，适用于星载多波束相控阵。     

卫星星体对多波束天线的散射影响分析

地球静止轨道(GEO)移动通信卫星,多采用大反射面天线及多馈源组成的空间可展开多波束天线系统,具有更高的天线增益,并提高了整体系统性能,但由于过于庞大的天线反射面和馈源阵列,在整星结构构型布局中难免由于卫星星体或其它机构部件的存在而造成散射.文章主要针对GEO移动通信卫星星体对多波束天线散射影响问题,利用仿真分析软件,...     

星载多频段双极化共馈微波辐射计天线

作为“神州四号飞船”留轨段主载荷的多模态微波遥感系统中的微波辐射计天线是我国第一个工作到毫米波段的航天器天线，其工作频段跨越近6个倍频程，采用了多频、双极化共馈源偏置抛物反射面天线系统，首次应用就获成功。本文着重阐述该微波辐射计天线的多频、双极化共馈系统设计和毫米波高精度反射面天线的实现。文中还介绍了空间反射面天线的计算机机电热一体化设计。     

基于Pillbox结构的W波段电扫描反射阵天线设计

设计一种基于Pillbox结构的W波段电扫描微带反射阵天线,它由加载在双平行板(pillbox)内部的角锥喇叭馈源和微带阵列天线构成。采用1×2缝隙耦合微带作为反射阵元,利用HFSS软件集总RLC边界条件设置等效电路模型,实现了加载PIN二极管的微带阵元建模。通过切换PIN二极管的偏置状态,在94GHz频率处实现了1bit数字移相。整阵仿真结果表明,设计的Pillbox反射阵天线在92GHz~96GHz频段内,可实现±40°一维扇形波束电扫描,扫描状态下全频段反射驻波比小于1.8。     

螺旋天线大功率耐受通用设计方法

螺旋天线重量轻,圆极化性能好,在卫星上得到了广泛的应用,尤其是近年,随着多波束天线的发展,螺旋天线做为馈源阵中的阵元天线受到了广泛关注。多波束天线的特点是可以动态分配功率到每个阵元,以期得到预想的波束。在功率集中模式下,某个阵元可能传输较大的功率,如果阵元使用螺旋天线,必须对其大功率耐受特性进行分析研究,保证其能在大功率下正常工作。文章通过理论推导,指出了影响螺旋天线大功率耐受特性的因素,并根据试验结果与仿真相结合的方法,给出了螺旋天线抗大功率耐受设计的方法,设计的螺旋天线通过了大功率试验考核。