新型单元的频率选择表面

在传统十字单元基础上,提出一种新型单元的频率选择表面(FSS)。分析传统十字单元FSS和新型单元FSS在大角度入射时的极化稳定性,并研究TM波入射角度变化时,中心频率的漂移及传输系数的变化。结果表明,传统十字单元FSS在45°入射时中心频率的极化稳定性很差,漂移量为406MHz,TM波由0°到45°入射时,中心频率漂移为448MHz;而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性,TM波入射角度由0°变到45°时,中心频率漂移量仅为28MHz,并且在大角度入射时具有中心频率极化稳定性。     

适合临近空间通信的Ka/V双频口径耦合天线设计

为了减缓飞行器在临近空间高速飞行时产生的等离子体鞘套“黑障”对其通信影响,根据ITU分配的临近空间3区业务频段,设计了一种在Ka/V双频段工作的口径耦合微带天线。该天线在中间缝隙开一圆孔,通过改变圆孔大小实现双频工作,并组成1×4的天线阵列,实现了在Ka和V两个频段的通信。设计结果表明：在Ka频段的-10dB带宽达到11.33%,V频段带宽达到2.52%,满足其在临近空间3区业务的通信频段。该天线易于实现,结构简单,可为临近空间通信飞行器天线设计提供参考。     

太阳闪烁影响下的星际通信链路参数设计

针对太阳闪烁作用于星际通信链路而产生的幅度闪烁、频谱扩展、相位闪烁、时延扩展问题,提出一种适用于星际通信链路的参数设计方法。该方法根据通信链路与太阳的几何关系,计算太阳风中等离子体作用于无线电波的幅度统计特性、时间谱特性,将计算结果作为通信链路的频率选择、传输信号带宽设计、调制方式选择、锁相环路带宽设计的约束条件,并以某空间探测任务为例进行了S、X、Ka三种频段下的信号传输性能仿真分析,结果表明,在太阳闪烁指数m<0.3的情况下,采用Ka频段+8PSK调制相结合的方式,对于太阳闪烁的抵抗能力最强。该方法设计的参数能够降低太阳闪烁对通信链路的影响,可作为工程实际系统设计的参照。     

应用于GSM1800屏蔽的小型化频率选择表面设计

针对GSM1800移动通信的信号屏蔽问题,基于分形设计思想提出一种小型化频率选择表面(FSS),将传统方形单元的直边以分形的规则向内进行弯折,增加曲折线长度,从而增加谐振长度。利用CST软件进行仿真,结果表明该FSS的单元尺寸为工作波长的1/15,对于TE和TM极化电磁波,当入射角度从O°到75°时,FSS都具有良好的频率响应特性。     

Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析

为满足低轨遥感卫星海量数据的高速下传需求,Ka频段双圆极化频率复用数传技术已被逐步应用,而其使用的机械式点波束数传天线对指向精度和极化隔离度有很高的指标要求。文章对Ka频段点波束天线的辐射增益和交叉极化隔离等特性进行了讨论,从工程应用的角度定量研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗、链路余量和链路可用率的影响,重点分析了Ka频段点波束天线在不同指向精度时对不同地面站极化复用数传链路的影响。Ka频段点波束天线指向精度优于1°时,只能满足北京地面站99.0%链路可用率的可靠数据传输,可以满足喀什地面站99.9%链路可用率的可靠数据传输。文章的分析结果可为低轨遥感卫星Ka频段点波束天线的设计与研制提供参考,尤其是可为Ka频段双极化复用数传链路的总体设计和卫星任务规划提供分析依据。     

Ka频段大口径测控天线无人机校相方法设计与验证

面向Ka频段航天测控设备天线标校工程应用需求,分析了大口径测控天线相位校准方法原理,论证设计了轻量化、模块化的组合式测控应答机无人机装载模式,提出了基于无人机的S频段天线自跟踪叠加偏置进行Ka频段天线快速校相的方法,并进行了跟踪精度分析。计算了在不同地面测控天线口径下进行相位标校的链路余量,规划了无人机飞行航路和试验步骤,并进行了Ka频段天线快速校相、电轴一致性测试试验,每次相位标校得出的交叉耦合和灵敏度系数指标均满足天线对无人机信标的闭环自跟踪要求。结果表明,基于无人机平台的大口径测控天线相位校准方法能够为Ka频段测控设备标校提供一种新的手段,具有良好的工程应用前景。     

一种新型MEMS移相器设计

建立Ka波段分布式MEMS移相器的等效电路,设计基于此模型的分布式MEMS移相器,并对其反射损耗与插入损耗进行优化。仿真结果表明,该模型在4GHz工作带宽内反射损耗小于-15dB,在10GHz带宽内插入损耗大于-2dB,单桥相移达到35°。     

高效率宽频带新型短背射螺旋天线

给出一种适合空间应用的新型高效率宽带背射螺旋天线，应用背景是UHF频段卫星移动通信。在L波段给出了1：5缩比样机的方向图、阻义气风发及增益等参数的实测结果。实验结果表明，此项新方案结合了谐振腔型天线效率高以及螺旋天线频带宽的长处，其口面频率达到甚至略大于1，而输入阻抗带宽（驻波比＜1．2）接近15％，方向性增益带宽（下降1dB)可达12％，较之一般短背射天线1－2％的带宽有很在改进。     

Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。     

一种X/Ka双频共用同轴馈源设计

针对深空探测通信的需求,提出了一种X/Ka双频共用同轴馈源设计。馈源由X频段圆极化器、X频段十字波导结、Ka频段圆极化喇叭等部件组成。馈源在X频段以同轴波导形式工作,在Ka频段以圆波导形式工作。从X频段波导端口馈入TE10模激励时,在空间形成左旋圆极化波束,从Ka频段波导端口馈入TE10模激励时,在空间形成右旋圆极化波束,从而实现双频双圆极化工作模式。对实际设计的馈源进行了仿真分析,结果表明:该馈源具有较好的阻抗特性和方向图特性,能够满足新一代深空探测双频通信的需求。     

毫米波段多层介质型频率选择表面设计与仿真

针对准光学馈电网络系统对高性能频率分离器件的需求,研究了一种工作于毫米波段的多层金属微结构介质型频率选择表面(FSS),可透射183GHz频段反射118GHz频段电磁波。设计了一种基于多层金属结构的介质型太赫兹FSS,由在多层Mylar膜(介电常数3.0,损耗正切值0.001)间镶嵌多层基本单元为方孔结构的金属铜,中心频率位于183GHz附近,对频率175~191GHz的电磁波表现为透射性,对112~124GHz的电磁波表现为反射性。用CST MWS软件仿真分析了介质层(Mylar胶)厚度和金属层数对频率选择表面传输性能的影响,并对结构参数进行优化。结果表明:当介质层厚度100μm,金属铜8层,周期306μm,线宽20μm,金属厚度20μm时,频率选择表面在相应频段内的插入损耗与反射损耗均小于0.3dB,同时118GHz处隔离度大于22dB,各项传输性能完全满足设计指标要求。     

Ka频段铁氧体双环移相器

文章介绍了一种铁氧体矩形双环移相器。通过数值计算得到尺寸原型,利用HFSS仿真软件进行优化,工作频率在Ka频段,采用多级匹配的方法实现了相对带宽为10％、带内最大损耗约1．26dB、驻波小于1．41、受控差相移的抖动小于0．5。的高性能移相器。     

Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设计

介绍一种用于Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设备的组成、主要功能及技术指标,对接收链路的接收动态范围、等效噪声温度、线性度指标进行分析。该数传接收链路实现了接收动态范围–92dBm~–24dBm,3dB带宽±760MHz,幅相变换≤0.32°/dB的技术指标,在最高码率2Gbps的Ka频段遥感卫星数据接收系统中得到成功应用。     

低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据,致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题,文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能,合理利用地面站资源,提出遥感卫星传输效能因子指标,依据此指标,对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明:采用Ka频段传输,在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时,典型地面站的链路可用率达到95%以上,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

环境减灾-1A卫星Ka频段通信分系统技术

环境减灾-1A卫星(又称多任务小卫星)是亚太多边空间合作的重要任务之一,Ka频段试验分系统(Ka Band Experimental Subsystem,简称KABES)项目作为环境减灾-1A卫星上的试验载荷对于推动亚太多边空间合作具有十分重要的意义.KABES是泰国负责的分系统,其主要任务是在环境减灾-1A卫星上使用Ka频段进行泰国境内地面站与卫星之间数据传输的试验.文章提出了KABES有效载荷的技术方案,阐述了主要关键技术,该分系统已完成星地对接,且在轨运行正常,成功交付用户.     

频率偏置对Ka频段圆极化频率复用数传链路的影响

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,仿真分析Ka频段双圆极化频率复用(简称"圆极化复用")链路可用情况随2个正交射频通道载波中心频率偏置量变化的关系,得出特定链路可用率下频率偏置量与临界接收仰角的定量关系。在此基础上,为了综合衡量频谱利用情况,提出有效频带利用率指标,并依据此指标对地面站的利用方案进行尝试性设计,以达到优化利用频谱资源的效果。研究结果表明:中心频率偏置量与有效频带利用率是对立统一体。增大中心频率偏置量,在特定链路可用率下可增长数传弧段,进而改善链路可用情况,但无法获取最大有效频带利用率。当载波中心频率偏置量为零时,通过选择合适的链路可用率可实现最大有效频带利用率。文章采用的分析方法和提出的有效频带利用率指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为Ka频段星地数传系统设计提供参考。     

复合材料壳体弹道侵彻数值模拟

采用LS-DYNA动力有限元软件显式算法,对芳纶纤维/环氧树脂复合材料壳体弹道侵彻进行了有限元数值模拟分析,获得了不同入射角及不同初始速度条件下枪弹在复合材料中的速度变化规律。计算结果表明,在入射角为90°、60°、30°3种状态下,在钨珠弹和穿甲弹垂直于壳体入射时,复合材料吸收能量最低,剩余速度最大;随入射角度的减小,子弹与靶体作用时间增加,动能损失较多,导致其剩余速度变小,减小到一定程度出现跳弹。计算获得了钨珠弹及穿甲弹垂直入射穿透该壳体时的临界速度,该计算结果与实验结果吻合较好。     

基于弹道仿真Ka和W频段毫米波主动导引头抗主瓣杂波研究

针对典型毫米波频段Ka和W频段下,毫米波主动导引头的抗主瓣杂波性能进行对比研究,建立了主瓣杂波功率、信杂比和信杂噪比弹道仿真模型,利用该模型对Ka和W频段的信杂比和信杂噪比进行了不同弹道条件下的仿真分析。结果表明,在相同天线口面下,W频段利用天线波束窄、角分辨率高,从而减小杂波分辨单元(条带)的优点,获得比Ka频段小的主瓣杂波能量。由于W频段受到接收机噪声较大的限制,W频段的抗主瓣杂波性能相比Ka频段的性能优势随目标高度的增高而逐渐减弱,在攻击低空目标时,W频段的抗主瓣杂波性能比Ka频段强;在攻击高空目标时,Ka频段抗主瓣杂波性能比W频段更强。     

S波段大型功分馈电网络设计

为了满足某平面阵列天线高增益、低副瓣的要求,设计了工作在S波段、相对带宽为10％的1—48的大型功分馈电网络。该馈电网络采用带状线功分器与微带线功分器级联而成。利用HFSS、Ansoft Designer等电磁软件对其进行仿真设计。实测结果表明在所要求的频段内,网络的输入驻波小于1．50,相位误差小于10°。     

S波段准椭圆响应带通频率选择表面设计研究

频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）在多个领域中具有重要应用价值。通过两层双行为谐振器的双方环FSS级联,实现具有准椭圆响应的FSS,不同于传统的巴特沃斯与切比雪夫型。仿真结果表明,FSS在S波段、通带至阻带单侧过渡带宽为350 MHz。设计结构与同通带二阶巴特沃斯滤波器相比,过渡带减小了30%,与三阶巴特沃斯滤波器过渡性能一致。全波仿真结果表明,设计结构工作在S频段,实现了准椭圆响应,并具有良好极化稳定性与角度稳定性。