X波段宽带单通道单脉冲双圆极化自跟踪天馈系统的研究

在国内首次成功研制7~12GHz宽频带单通道单脉冲自跟踪天线的基础上,对X波段宽带单通道单脉冲双圆极化自跟踪天馈系统进行研究。研究内容包括宽频带六单元照射器的设计、波束形成网络及跟踪原理的设计分析和单通道变换网络的调制与解调原理。同时,对宽频带照射器的测试、馈源和差网络的调试和天馈系统外场联调进行详细说明,并给出仿真和实验结果。测试结果非常理想,达到了设计要求。     

毫米波多模单脉冲天馈系统的研制

为减小和差矛盾和完善毫米波多模自跟踪反射面天线的系统性能 ,在带宽范围内进行了矩形波导七模馈源的设计。矩形波导七模馈源的结构比较复杂 ,模比及相位难以控制 ,但采用理论计算结合 HFSS软件仿真的设计方法 ,仅需加工一次 ,即可得到满足要求的毫米波多模自跟踪馈源。对整个天馈系统的测试结果表明 ,与理论完全吻合 ,其工作带宽、旁瓣电平、零深、和差矛盾等指标都优于理论值     

“雷德斯康”(RADSCAN)——一种新型的圆锥扫描跟踪馈源

本文叙述一种新型的圆锥扫描跟踪馈源——“雷德斯康”。该馈源只有一个转动部件,利用固态光整流器作为参考信号发生器,本馈源除用于2300～2400MHz新波段之外,还可工作在从1435——2400MHz的连续波段上,从而覆盖了全部现有的遥测波段。文中还对“雷德斯康”性能与单通道单脉冲技术所能获得的性能作了比较。     

S波段5m遥测自跟踪天线

介绍ＹＱ－３１１Ｓ波段５ｍ遥测自跟踪天线，其照射器为五单元十字交叉振子阵，菱形分布，中心单元采用带腔体的十字交叉振子．馈源网络为微带集成电路构成的单通道单脉冲和差形成网络．文中简要介绍了该天线系统的技术特点、组成、工作原理、主要关键技术和技术指标．     

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。     

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。     

遥感卫星地面接收系统跟踪技术

在跟踪卫星期间，天线电轴应始终对准卫星，若对不准，将导致接收信号质量变差，甚至收不到卫星信号，这项工作由自动跟踪系统完成．中国科学院遥感卫星地面站接收系统为Ｘ／Ｓ双波段自动跟踪系统，采用单通道跟踪技术，主要接收Ｌａｎｄｓａｔ—５，同时还接收其它遥感卫星．本文对天线系统结构，ＲＦ系统工作原理，单通道跟踪技术、Σ与△信号问的相位差对自动跟性能的影响，实际运行跟踪操作等作了简介．研究表明，跟踪信号中包含的误差信息幅度与Σ和△间的相位差△Φ呈余弦关系．为确保自动跟踪工作处于最佳状态，Σ和△间相位必须严格保持一致。该系统对即将入轨运行的Ｌａｎｄｓａｔ—７和我国的ＺＹ—１等遥感卫星，具备兼容跟踪接收能力．     

一种新型轻便双轴遥测跟踪系统(PNEU-SCAN)

作者在十几年前研制了一种新型的圆锥扫描跟踪天线馈源(RADSCAN)。它只有一个可移动零件,并且具有很高的可靠性。尽管这种系统在多方面优于单通道单脉冲系系(SCM),但它还有两个缺点:一是由于采用驱动电机,使得重量较大;二是扫描速度是固定不变的。EMP 公司已研制成气体驱动扫描跟踪馈源,(Pneu-Scan),从而新产品不再使用沉重的驱动电机。由于环境上的原因,大多数遥测跟踪天线需要带烘干机增压装置。烘干机所提供的压缩空气可以直接用来驱动馈源。所以不需要外加驱动装置。此外,扫描速度和压力变化成正比。如果需要提高可靠性,那么可使用多个烘干机。馈源只有一个可移动的零件,它由不到一盎司的碳纤维构成,整个馈源由一个小而轻的涡轮驱动。这种 S 波段跟踪馈源的直径不到5英寸,而单通道单脉冲馈源直径却达12英寸。同时,这种馈源还比单通道单脉冲馈源轻得多。口径遮挡减少2倍以上,可使旁瓣减少,并使增益达到最大值新馈源照射一个直径为5英尺的轻型碳环氧树脂制的抛物面天线,该天线固定在方位俯仰基座上。方位俯仰基座的部件是由碳纤维合成材料制成的,与普通的钢、铝结构相比,它的重量和成本都大为减少。俯仰部件装在一个可充气的半球形罩(简称球罩)中,球罩可沿方位旋转。球罩能使风载荷所引起的阻力减至最小程度,从而大大减少所需的驱动电机的功率。整个系统的重量小于135磅,它是一种全新的超轻型低造价多用途双轴遥测跟踪系统。     

单通道单脉冲馈源——一种新型的自跟踪馈源

该文介绍一种新型的自跟踪馈源,它是按近年来国际上很流行的单通道单脉冲馈源技术制作的。该文就馈源在 P 波段的设计作了详细的叙述,同时也给出了一些测试结果。这种缋源将常规的三个通道最终压缩成一个通道输出,因而使射频信道的设备简化,而且性能稳定、可靠性高。     

统一测控系统跟踪在轨目标自动校相方法研究

以船载S波段统一测控系统为例,阐述通过引导天线跟踪加偏和数字引导跟踪加中心修正再加偏两种手段,对在轨运动目标跟踪前进行自动相位校准的方法。试验结果表明,方法可行,可以推广应用。     

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。     

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。     

一种基于模式匹配法的波纹馈源快速分析方法

波纹馈源广泛应用于星载反射面天线系统.文章基于模式匹配法对圆波导阶梯和波纹馈源进行了分析,对波导阶梯的散射参数和波纹馈源的辐射方向图进行了计算,分析波纹馈源时采用光壁波导中的TE和TM模式,并通过分别与Ansoft HFSS仿真结果和试验测试数据比较验证了方法的准确性.采用Ansoft HFSS软件分析某馈源计算时间为...     

基于实时引导修正的大口径天线对星快速校相方法

对测控站中快速校准和差通道相位的方法进行了原理分析,以18 m口径天线为例,论证了在X频段下大口径天线的空间波束相对于S频段更窄,利用X频段空间目标进行快速校相时需要天线系统提供更高的指向精度来满足校相时的角度偏置处于主瓣内.通过分析抛物面天线的指向误差源和模型,提出了基于该模型进行目标引导数据误差反向修正的工程应用方...     

C频段的“推扫式”卫星扫描天线

该设计结合科研实际需求,研制了工作在C频段的“推扫式”卫星扫描天线。首先,从“推扫式”卫星扫描天线的原理出发,对所需要的环焦反射面进行了优化建模,提出一种新型扇形反射面圆角化的方案,并针对密集馈源阵进行分析。通过计算得到了馈源的位置坐标,在仿真软件GRASP中构造反射面天线的整体模型。为了使密集馈源阵的主波束满足设计指标,设计了遗传算法优化合成后的波束来实现对主波束的优化,通过改变馈源阵的幅相值以达到天线方向图的设计要求,利用仿真优化得到了C频段中心波束达到设计指标所需要的馈源阵规模。最后,对整体模型进行了加工组装。使用近场测量的方法在微波暗室中对天线进行测试,测试结果表明天线波束宽度为0.6°时,主波束效率为98.17%,大于98%,满足设计要求。     

关于双反射面天线的两个优化问题

在航天器上和地面站中,广泛采用着双反射面天线。本文探讨了双面天线的两个优化问题。当主面为现存的抛物面时,使副面优化赋形,从而比之经典双面(抛物面——双曲面)的增益提高(0.48～0.40)~(dB)(对应于D/λ=20～100)。寻求偏置柱形双反射面系统的最佳设计,使其在馈源方向图变化时,口径场分布最接近同相等幅。     

一种大功率圆极化交叉对称阵子天线

为了满足大功率反射面天线的馈源设计要求,文章设计了一种大功率圆极化交叉对称阵子天线,其工作频率在1.19GHz~1.285GHz,天线整体由交叉对称阵子和开槽线巴伦组成。通过开槽线巴伦实现平衡-非平衡馈电。为了实现圆极化,通过改变对称阵子结构,在对称阵子臂相邻90°处增添一对阵子臂,形成交叉对称阵子,并通过调整阵子臂的长度,使其实现90°自相移结构,并最终实现圆极化,由于天线整体均为金属,使得天线可以承受更高的功率。该天线在119GHz~1285GHz频带内电压驻波比(votage standing wave ratio,VSWR)<1.5,圆极化轴比<3dB,实测结果表明,实测和仿真结果基本一致,天线在该频段内实现了较好的圆极化特性。     

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.