超低频发信天线及其全向等功率辐射技术

介绍了超低频信号的通信特点及其在潜艇通信应用中的地位和概况,研究了提高发信天线辐射效率及全向辐射的超低频对潜通信天线的技术与方法,分析了全向辐射的超低频天线阵方向特性.     

新型平面短路结构宽带振子天线的设计

提出了一种改进后的新型平面短路结构宽带振子天线.与普通振子天线相比,该天线的平面短路结构更利于与载体表面共形.通过对天线主要结构参数分析优化,这种新型天线,凭借着其独特的外形结构和阻抗加载技术,相比于同类天线不但实现了天线尺寸的小型化,而且有更好的带宽和辐射特性.软件仿真表明,该天线在超短波甚高频(VHF,Very High Frequency)工作频段(30~88MHz)内满足电压驻波比小于3,垂直极化,水平全向辐射,辐射强度在工作频段优于-10 dB,辐射增益平坦度在2 dB以内.计算结果与实测结果吻合良好,该天线在超短波通信系统中有较好的应用前景.     

陷阱通信方式在分布式遥测遥控系统中的应用

在遥控遥测系统中,各测控站之间的通信是影响系统可靠性的关键问题。把异步通信方式——陷阱通信方式应用于分布式遥测遥控系统中,将要发送的信息先形成I/O文件(信息包),然后进行传送。这是一种文件对文件的传输方式。采用这种通信方式可以提高遥控遥测系统的可靠性。     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

流星突发通信信道日变化预测模型

流星突发通信不同于传统的通信, 其是低速率通信, 具有突发、不连续、不定时的特性. 因此, 流星余迹通信的复杂性要求有必要对其通信信道进行建模. 在流星通信链路中, 流星的辐射分布、可用流星率和占空比是影响流星通信信道性能的重要参数. 流星辐射分布在不同季节不同时间都各不相同, 因此准确预测流星通信链路在不同时间的流星辐射分布, 从而改变大圆路径上天线的指向, 对提高通信速率显得非常重要. 同时, 准确预测流星突发通信链路上的可用流星率和占空比, 有助于准确预测并建立流星突发信道模型. 本文分析研究了偶发流星辐射分布建模的发展, 建立了偶发流星日心空间和地心空间的几何关系, 得到了流星突发通信信道参数预测模型. 并将预测模型应用于流星通信链路, 预测结果与通信链路观测结果比较一致, 为流星通信系统的建立提供了技术支持.      

双反射面信道中6极化MIMO信道特性

为研究双反射面信道中多径丰富程度对6极化多输入多输出系统(HPMIMO)信道容量和特征值的影响,设计了一个工作于28GHz的共点正交的双极化天线,此天线由一个电偶极子和一个环天线组成,并以此天线为基本单元,得到了一个虚拟的共点正交6极化MIMO天线.从计算结果中发现,随着两个反射面间夹角的减小,信道中的多径数目逐渐增加,对应的信道容量也逐渐增加,可达到单极化系统信道容量的2.47~5.10倍.夹角为0°时多径数目趋于无穷的情况比自由空间(FS)和夹角为180°等多径较少的情况下的6极化MIMO信道容量会有30%~45%的增加.此外,在自由空间信道和双反射面信道中,6极化MIMO信道矩阵都会得到6个非零特征值,但在多径数目较少时,有一些特征值会接近于0.因此,为了获得足够高的信道复用和分集增益,多极化MIMO天线需要工作在多径较为丰富的信道中.      

球形多面体卫星微波天线辐射场分析

<正> 一、问题的提出球形多面体卫星采用自旋稳定方式,星上有微波10厘米信标和5厘米应答系统。根据技术要求,信标发射天线和应答收、发天线均应为全向性辐射。欲使方向图均匀,像美国“电星(Telstar)”那样,就需在卫星赤道腰带上装置10厘米右旋圆极化天线40个,5厘米左旋、右旋圆极化收、发天线各80个。这样,天线共200个,造成馈电系统密如蛛网,加工工艺和电性调试均极为复杂;天线系统的体积和重量之大,也是总体所不允许的。采用4个隙缝式天线元,使每个元在子午面内方向图甚宽,而在赤道面内相邻元之辐射有部分重叠,则能获得较均匀的全向辐射。于是,10厘米天线4个、5厘米收发天线各4个,共12个,均匀布置于卫星赤道腰带。     

30MHz磁场标准

为了解决在电视、通讯、广播、遥测、遥控、导航等领域的磁场测量问题,我们采用标准场法和标准天线法建立了30MHz磁场标准。利用该标准不仅可以对场强计和测试天线进行校准,而且还可以用来与载波场强标准进行比对。在2～30MHz频率范围内,两种方法比对的一致性小于1dB。     

无人直升机多天线通信信道建模及性能分析

在单天线航空信道模型的基础上,提出了一种无人直升机多天线通信信道的统计模型.分析了信道的时延扩展、多普勒扩展和角度扩展特性,研究了机身对天线的遮挡效应及多天线信号之间的干涉问题.根据模型特点建立了一种准确有效的仿真模型,给出了延迟功率谱、空间相关性、多普勒功率谱和机身遮挡效应的仿真方法.利用该模型在途中飞行、任务区盘旋和起飞/降落这3种飞行状态下对单天线和多天线信道的误码性能进行了对比仿真分析,验证了差分空时编码在无人直升机多天线通信系统中的良好性能.该模型可用于无人直升机多天线通信系统的调制和编码技术研究.     

一种无人驾驶直升机天线跟踪系统的研制

保证天线跟踪系统的正确跟踪指向是无人驾驶直升机遥测遥控系统可靠工作的关键技术问题.详细论述了一种无人直升机天线跟踪系统的设计及其实现,并讨论了其跟踪精度、可靠性、跟踪模式,以及针对直升机的特殊问题采取的方案.相对于圆锥扫描跟踪体制的系统,本系统设备简洁、高效、可靠、成本低,同时又能够满足系统的性能要求,适应车载移动地面站安装使用.该系统参加了多次飞行试验,系统工作稳定,并完成设计定型.      

一种新型路径共享真时延波束合成架构的设计

为满足宽带天线通信系统多输入多输出的要求,提出了一种新型路径共享真时延波束合成架构。通过真时延单元提供的一定延时差弥补信号到达天线的时间差,合成多路信号来提高输出能力。相比于传统的波束合成架构,该架构通过真时延单元共享,节省芯片面积。该架构具有中心对称性与可扩展性,可支持2M个输入和2K个输出。基于HHNEC 0.18 μm CMOS工艺设计四入四出波束合成器单元,对提出的架构加以验证。仿真结果表明,工作频带为0.5~1.5 GHz,延时分辨率为80 ps、最大延时为720 ps。在天线间距为10.5 cm的情况下,能够提供±43°和±13°四个扫描角度。输入输出回波损耗≤-10 dB,带内整体增益为约26 dB,增益平坦度≤3 dB。版图面积（包括I/O焊盘和ESD）为3.69 mm×3.62 mm。      

一种宽频带振子天线

介绍一种宽频带振子天线,它由旋转对称的导体组成,表面形状沿天线轴线方向是按锥面、球台面、圆筒振子顺序光滑连接而成,在中心用50?Ω同轴电缆馈电. 假定天线表面上等效电流的变化仅沿着导体轴向的表面切线方向,用矩量法计算电流分布,选取三角函数为展开函数和权函数. 用一个例子,给出计算的天线输入阻抗、辐射方向图、方向性系数以及输入驻波比随频率的变化,发现所研究的天线具有满意的宽频带特性.     

基于波束分离技术的空间时延补偿方法研究

针对深空测控通信任务中,空间时延和地球自转使大型地面天线窄波束不能覆盖对应的轨道区域导致的通信链路质量恶化甚至中断的问题,提出了在波束波导馈电的多反射面天线中,通过改变收发馈源位置使上下行波束峰值分离并指向不同的位置实时改善通信链路质量的方法,给出了波束波导馈电系统中馈源位置与波束分离以及增益损失的关系。该方法可以准确地预计并通过改变上行发射馈源的相对位置,使上下行波束按照要求指向不同的位置以减小天线上行链路增益损失。以35 m深空测控通信天线为例进行仿真,在Ka波段34 GHz频率,当上下行链路波束分离达0.032 72°时,增益损失小于4.25 dB。该方法也可用于确定馈源的位移量来修正由于反射面天线结构变形或复杂的多反射面系统镜面位置误差等造成的天线波束误差。     

C波段统一载波的微波集成下变频器

本文所介绍的是专为卫星工程地面站研制的C波段统一载波的微波集成下变频器。它具有三通道特性,每通道具有净增益20分贝,噪声系数小于8分贝,前中输出干扰电平小于12微伏。和与差信道问随机均方根相位差值小于0.3度;三通道间隔离度大于60分贝;一致性小于±0.5分贝。通过正确选择一本振频率,可以对27个信号进行跟踪和遥测。     

以太阳为射电源直接测量天线G／T

介绍以太阳为射电源,直接测量扩充后中国陆地卫星地面接收站,３个数据通道天线的Ｇ／Ｔ性能．对固定通道,测量了Ｌａｎｄｓａｔ—５下行频率的Ｇ／Ｔ～α（天线俯仰角）性能曲线;对可变通道,在α＝５°、３０°时,测量了Ｌａｎｄｓａｔ—６、ＪＥＲＳ—１、ＥＲＳ—１、ＳＰＯＴ卫星、ＺＹ—１卫星下行频率的Ｇ／Ｔ性能,以及可变通道的Ｇ／Ｔ～ｆ性能曲线,最后进行了误差分析．     

聚焦透镜天线焦斑宽度估算

根据惠更斯-菲涅耳原理,通过简单的推导,得出聚焦透镜天线焦平面上焦斑宽度的近似计算公式,并讨论了与焦平面平行的平面上的焦斑场.为证明该方法的计算精度及效率,设计了一个Ka波段聚焦透镜天线,并加工了两个天线样品进行比较.对两天线进行了平面近场扫描测试,采用近似公式计算得到的Ka波段聚焦透镜天线半功率点宽度与实验数据接近,表明文中给出的公式有一定工程参考作用.      

Antenna pattern control of planar arrays for long distance communications

As an alternative to standard antennas and due to the advent of low-cost digital processors and materials, adaptive antenna arrays are increasingly considered for applications in long distance communications. The pattern beam control potentialities provide the performance improvement of the communication systems. In this context, this work presents a technique that permits to synthesize the antenna pattern of a planar array. Considering that the relationship between the array factor and the array excitations for the far field region is a Fourier transform in the appropriate variables, the non-uniform sampling procedure is extended for planar arrays. These arrays permit a further control of the antenna pattern since two dimensions of space are used. The technique considers a number of array factor points equal to the array size, which is used to impose appropriated values in the antenna pattern. The produced array factor passes through those points with the desired values, which allows the synthesis of antenna patterns with appropriated characteristics. The theory is presented in order to develop the necessary direct expressions to calculate the array excitation. The array factor can be obtained using the inverse Fourier transform. As application examples, with this technique it is possible to define the level of each sidelobe of the antenna pattern, to control the main beam and to impose nulls in prescribed directions of the pattern.     

大型星载Ku波段波导缝隙阵列天线 ——宽频带设计及热变形分析

高度计波导缝隙阵列天线是高增益、低副瓣天线子系统, 其宽频带、窄波 束等特点对天线设计将提出较高要求. 天线阵面较大, 在空间环境冷热交替 的作用下会发生形变, 因此, 有必要研究形变对天线电性能的影响. 本文采 用天线阵分区馈电、波导中心馈电以及加载元件等技术, 解决了天线宽频带 设计问题, 并针对热变形问题, 提出一种分析天线热变形对其电性能影响的 新方法. 现已加工出8×10阵列天线实验件, 实测结果表明, 1.3以下 驻波带宽为340MHz, E面副瓣电平为-25.9dB, H面副瓣电平 为-27.2dB, 满足实际要求, 验证了设计方法的有效性.