超宽带相控阵天线的发展现状及星载应用展望

面向卫星载荷小型化、集成化和多功能一体化的发展趋势，具有超宽带、高增益和波束灵活特性的天线是目前星载天线领域的研究热点，其可满足通信、干扰、侦察、探测等多种不同应用场景，具有十分迫切的需求。首先对不同形式的超宽带天线单元进行了归纳梳理，根据天线的机电特性和空间环境适应性情况，给出了星载应用选型建议；其次对不同的超宽带波束形成方式进行了阐述，重点分析了不同波束形成方式的优缺点及其在卫星平台上的适用性；总结了超宽带相控阵天线涉及到的关键技术，对主要的技术途径进行了介绍；最后对超宽带相控阵天线的星载应用技术发展提出了建议，可为我国后续开展星载超宽带相控阵天线的技术研究和工程应用提供参考。     

超宽带渐变缝隙天线

设计一种新型超宽带平面渐变缝隙天线,采用微带线到缝隙线过渡的馈电方式制作在微波介质基片上。文中从频域和时域两方面对天线的超宽带性能进行了分析。仿真和实验结果显示,该天线具有超宽带、定向方向图和时域性能好等优点,适合超宽带无线通信使用。     

一种带状加载宽缝超宽带天线设计研究

设计了共面波导馈电的圆形宽缝超宽带天线.该天线由宽缝天线变形而来,在3CHz～12GHz的工作频带范围内,具有平面小型化超宽带特性.通过带状加载圆形缝隙的方法,改善了此天线的辐射方向图特性.为了阻止其他通信系统对超宽带系统的干扰,设计时采用开路枝节获得陷波性能.采用基于时域有限积分法的CST MWS电磁仿真软件进行分析计算,表明该天线具有超宽带阻抗带宽特性,良好的辐射方向图带宽和增益平坦度.天线的测量结果与仿真值保持一致,能够满足超宽带通信系统应用要求.     

超宽带圆片单极天线的改进设计

基于超宽带圆片单极天线,根据实际应用需求,提出了多环单极天线、波浪边缘圆片单极天线和电阻加载圆片单极天线等改进形式,并用仿真法讨论了不同主要结构参数对天线性能的影响,给出了天线的实物模型和实测性能。结果表明:多环单极天线能在保证性能的前提下提高天线的抗风能力;波浪边缘圆片单极天线有效抑制了高端频率,在民用超宽带频段(3.1～10.6GHz)保持了良好的阻抗特性;电阻加载圆片单极天线可实现天线的小型化。这些天线超宽带性能良好,分别可实现低风载、高频抑制、小型化等不同特性。     

高倍频程火山烟雾超宽带平板天线

在3m×1.5m×0.2m的尺寸限制下，基于电阻加载技术设计了一种新颖的高倍频程火山烟雾超宽带平板天线。该天线采用同轴馈电，通过扫参仿真优化低频匹配电路，实现了从标准的传输线阻抗（50Ω）到自由空间波阻抗（377Ω）的完美渐变，获得了最佳的低频拓展辐射性能。仿真结果表明天线在300kHz~300MHz的频带范围内驻波比（VSWR）小于2.5（S11<-7.2dB），首次实现了1000倍频程超宽带辐射，远场辐射方向图表明天线在前向实现了近似均匀场辐射。研制了实物天线，并开展了实验测量，实验结果表明天线在前向实现了近似均匀场辐射，天线的波形保真特性良好，天线背向辐射小于5%。     

缝隙平面天线与TEM喇叭组合的超宽带馈源

根据紧缩场天线测试系统对馈源的要求,选择缝隙平面馈电结构与TEM喇叭组合的新颖技术实现馈源的超宽带、电小尺寸、天线的E面和H面方向图3dB波束宽度等化,从而使馈源达到高性能、体积小、重量轻和容易安装等目的,满足低频紧缩场天线测试系统的要求。     

超宽带雷达反隐身技术问题探讨

简要分析了超宽带冲击雷达在反隐身方面的技术优势，指出了目前在超宽带雷达反隐身方面存在的技术问题。从如何提高超宽带脉冲雷达探测距离和目标检测性能的角度，介绍了目前高功率超宽带研究现状，并讨论了它们的发展方向和面临的技术挑战。     

超宽带圆片天线的分析与设计

宽频带是当前天线领域的研究热点之一。圆片单极天线是一种馈电简单的超宽带天线,给出了这种天线的设计方法,通过仿真与实验验证了该天线良好的超宽带特性。以此为基础,进一步研究了几种圆片单极天线的变形形式,包括平板圆片单极天线、旋转角度圆片单极天线、折叠圆片单极天线以及四个圆片单极子形成的组合天线。对于各种新型圆片天线进行了理论分析,分别计算了天线的反射损耗和辐射方向图随频率的变化规律。通过分析表明这些天线不仅能够在很宽的频带上满足反射损耗的要求,而且对于传统的圆片单极天线进行了有效的改进,实现了平板化、小型化、宽波束、圆极化等不同的特性。它们在卫星通信和移动通信中具有良好的应用前景。     

小型化超宽带H面脊喇叭端射天线

超宽带天线技术是实现射频孔径综合的关键技术之一,适用于解决大型电子信息系统中采用多个天线带来的布局困难、互相干扰等问题。本文设计了一款具有端射特性的小型化超宽带H面脊喇叭天线。天线通过加载指数型脊结构,降低了矩形波导的截止频率,从而大幅展宽了天线工作带宽。同时,通过在喇叭口加载单曲面形介质透镜,改善了辐射口面上相位不均匀的问题,进而显著提高了天线的端射增益。该天线结构紧凑,其尺寸仅为0.57λ_L×0.45λ_L×0.11λ_L,可覆盖0.8 GHz～18 GHz的超宽频带,且交叉极化优于30 dB。该天线剖面低、结构稳定、易于加工,可直接安装于金属结构上,易于与载体集成。通过与同类型端射天线相比可知,该天线在小型化和电性能两方面都具有优越性。     

超宽带矩形微同轴平面对数周期天线

在宽带电子系统轻量化的需求下，基于MEMS矩形微同轴技术设计了10 GHz~50 GHz的超宽带平面对数周期天线。天线采用三节矩形微同轴阻抗变换实现160 Ω到50 Ω的宽频带阻抗匹配，并通过矩形微同轴转共面波导进行馈电。为展现微同轴的馈电优势，验证设计的微同轴平面对数周期天线性能，制备了50 Ω矩形微同轴传输线和天线实物并进行了测试。实测结果表明，在10 GHz~50 GHz频段内，矩形微同轴传输线传输损耗＜0.22 dB/cm，两根间隔0.15 mm的矩形微同轴传输线间隔离度＞60 dB。天线实测反射系数＜-8 dB，增益＞4 dBi，增益波动＜1.6 dB。     

超宽带Vivaldi天线的设计及分析

针对机载、弹载等平台的空间有限,设计了一种双指数渐变结构的超宽带Vivaldi天线。天线由微带渐变线馈电,通过矩形共面带线阻抗变换器将小型的超宽带巴伦与天线集成,从而获得2~18GHz的带宽。仿真结果表明:在2~18GHz的工作频段内,天线的回波损耗小于-10dB,天线增益最高可达到10.5dB以上,实测结果与仿真结果基本吻合。将所设计的Vivaldi天线放置于一金属腔体内,对金属腔体对天线性能的影响进行了研究与分析。仿真结果表明:将天线单元放置于金属腔体后,辐射方向相对于原来的辐射方向发生了一定程度的偏转,但随着频率增高,偏转角度逐渐减小。     

用双基超宽带合成孔径雷达提取地面动目标信息

讨论了在超宽带波束合成孔径雷达，系统中利用双基天线构造进行地面动目标显示的方法。为了抑制强杂波信号，雷达信道具有同样严格的要求。在双基系统中这些信道是不一样的，作者研究了如何补偿这种双基构造。双基杂波散射的影响是不可能补偿的，因此尝试对地面动目标显示的双基散射影响进行估算。在时域和频域中可把宽天线波束的双基合成孔径转换成单元基合成孔径。雷达信道间的失配会引起杂波泄漏，明确了时域和频域脉冲压缩冲激响应泄漏。     

常规导弹超宽带雷达近炸引信应用技术分析

超宽带雷达近炸引信具有抗干扰能力强、反隐身能力强、精度高、功耗低、体积小、成本低等众多优点，是目前各国竞相研究发展的一种新型的主动式近炸引信。主要从超宽带雷达近炸引信的特点、原理和关键技术入手，就超宽带雷达近炸引信在常规导弹中的应用进行了分析。     

箭上电磁环境检测接收天线研究

针对目前运载火箭舱内电磁环境愈发复杂且没有有效的测量手段的问题,研制了一种超宽带无源小型化接收天线。该天线采用多个整形单极子的方式拓展带宽并达到小型化目的。接收天线的测量频率范围覆盖500 MHz~6 GHz,尺寸约为60 mm×60 mm×100 mm。通过加入低噪声放大器,使可测量的最低电场强度不高于1 mV/m。由于多个整形极子天线存在相互干扰情况,因此接收天线在频率响应上与理论值存在差异,该差异可以通过校准进行消除。通过数值仿真和样机试验测试,该天线系统的测量能力良好,符合设计预期。将该接收天线应用装载在运载火箭舱内,可以对目前已知的箭上无线系统发射频段进行有效测量,对飞行过程中箭上真实电磁环境的确认、舱内电磁兼容设计、箭地无线链路设计具有重要作用。     

基于超宽带（UWB）技术的无线定位系统的研究

文章介绍了超宽带定位技术的特点和优点,研究了超宽带无线用于室内定位的定位方式,并对现有的超宽带室内无线定位网络协议进行了分析,最后阐述了超宽带室内定位系统的主要问题和发展方向。     

卫星通信中的超宽带无线技术研究

首先介绍了超宽带技术的定义,描述了超宽带技术的特点和调制方式,分析了在卫星通信中采用超宽带技术的可行性;然后给出了一种采用超宽带技术的固定卫星通信系统结构,给出了系统链路预算,并对多载波方案的系统吞吐量进行了分析计算;最后给出了结论和需要进一步研究的问题。     

无线电引信的电磁脉冲效应

强电磁脉冲对武器装备电子系统具有很强的干扰和破坏作用。通过超宽带电磁脉冲对无线电引信的辐照实验,研究了无线电引信在超宽带电磁脉冲作用下的效应。实验表明：无线电引信在超宽带电磁脉冲照射下,会产生早炸现象。在介绍无线电引信工作原理的基础上,分析了无线电引信产生早炸的原因,得出超宽带电磁脉冲直接作用无线电引信点火电路从而引起旱炸的结论。     

超宽带螺旋天线的小型化设计

介绍一种新型的螺旋结构天线,将平面等角螺旋天线与锥面螺旋天线结合起来,采用渐变式的巴伦平衡馈电。相比传统的平面螺旋天线,针对同样频带宽度的天线设计,这种混合型螺旋天线体积更小。利用Ansoft HFSS电磁场仿真软件对天线进行建模和仿真计算,并结合仿真结果实际制作了该螺旋天线,给出了实测结果,表明天线可以在工程实际中应用。     

Chirp超宽带数字接收机设计与实现

文章针对超宽带通信技术快速发展的需要,设计了一个Chirp超宽带数字接收机。该接收机使用数字匹配滤波器避免了模拟滤波器带来的巨大插入损耗,并可以使用较为简单的方法实现时间同步。在硬件实现上,利用单比特量化匹配滤波器系数降低接收机的资源占用。实验表明该接收机结构简单、资源占用少、性能较好。     

冲击脉冲雷达及其研究方向

冲击脉冲雷达是超宽带雷达的一个重要分支，它属于一种反隐身和电子战功能颇强的新型雷达，目前尤其引起军界和科技界的高度重视。本文着重介绍其工作机理与概况，主要特点和用途关键技术及其研究动向。