一种新赋形数传天线的工程设计研究

对一种由圆波导段和电流环组成的新型星载地球匹配赋形数传天线工程设计进行了研究。分析了天线的工作原理,给出了天线辐射远场解析表达式,讨论了组合天线的环电流、辐射场和增益的计算。设计了两个分别工作于C、X波段工作的模型天线,所得增益方向图与HFSS/Ansoft软件仿真和实测结果基本吻合。归纳了电流环半径、环至圆波导口径面距离和环导线半径等对组合天线辐射场的影响规律。研究可为工程设计提供参考。     

双模圆柱脊波导腔滤波器的探讨

应用高频电磁场仿真软件(Ansoft HFSS)对圆柱脊波导双模滤波器进行了探讨；并应用工程设计方法仿真了双模的四阶椭圆函数带通滤波器和双模的二阶定向滤波器，仿真的滤波器特性较好；它验证了双模圆柱脊波导腔具有宽带工作的特性，同时也验证了这种腔在双模滤波器设计中应用的可行性。     

脊波导接头的模匹配分析

文章给出了严密的脊波导本征函数的表达式,并运用驻波法推导了完整的脊波导的特征方程;采用模匹配法分析了矩形-脊波导不连续性的广义S矩阵,数值仿真与HFSS仿真结果一致。     

宽带毫米波相控阵波导辐射器设计

设计一个结构紧凑的毫米波开口波导辐射器,为方便与发射/接收模块匹配,采用同轴探针馈电方式。利用等效电路方法,设计三级脊波导台阶过渡结构,改善天线阻抗匹配,增加天线带宽。采用Ansoft HFSS仿真软件进行建模仿真和设计优化,并根据结果完成样件加工。产品测试结果与仿真结果相符,天线单元带宽大于4GHz,带宽范围内天线单元增益大于6.9d B,满足应用要求。     

矩形波导宽边纵向裂缝的分析

利用缝隙口面切向磁场连续的条件建立关于未知电场的联立积分方程,将波导内外部的互耦、波导壁厚及波导内高次模的影响全部考虑进去,然后运用矩量法求解得到一端短路和两端开路时的波导单缝中的电场分布。该结果与文献结果和HFSS仿真结果作比较,两者吻合良好,证明理论推导和编程计算的正确性。根据缝隙等效导纳和反射系数的关系计算波导一端短路时不同偏距纵缝的谐振长度,进行矩形端头与半圆端头的等效转化并给出了与仿真结果的比较。单个缝隙参数的确定为采用HFSS软件仿真法、等效电路法或场分析法进行波导裂缝阵列天线的分析和设计奠定了基础。     

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     

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。     

一种结构紧凑的正交模耦合器

介绍了一种纵向长度100mm、工作于4/6GHz的波导型正交模耦合器。利用Ansoft公司的Eminence软件仿真计算结果表明,在3.7GHz～4.2GHz、5.925～6.425GHz频段范围内,驻波小于1.2,两通道隔离度大干50dB。     

基于平衡馈电的倍频程宽波束紧缩场馈源*

设计了一种工作在4GHz～8GHz的基于平衡馈电的宽波束中心脊喇叭馈源。馈源的中心脊为十字形,位于喇叭中心。四个同轴探针旋转对称分布,外导体连接喇叭壁,内导体与十字形中心脊的四个脊片分别连接,通过向正对的同轴探针馈入等幅反相的差分信号实现平衡馈电,抑制高次模的产生。中心脊波导喇叭截止频率较低的前三个模式分别为TE1 1模,TE21 L模和TE21 U模式,其中,TE11模是馈源的主模式。针对馈源的模式分布分析馈源具有宽带特性的原因。在喇叭口面位置加载三个优化设计的轴向波纹槽,获得稳定的宽波束辐射方向图。设计的馈源在频带范围内VSWR1.9,–3dB波束宽度51.5°,E面和H面交叉极化?30dB,相位中心变化0.32?(?为4GHz对应的波长)。     

矩形波导纵缝阵列的矩量法分析

利用矩量法对矩形波导宽边纵缝阵列天线进行了理论分析和计算。首先利用缝隙口面切向磁场连续的条件建立关于未知电场的联立积分方程,考虑了所有的互耦、高次模及波导壁厚的影响,然后对两个实际阵列进行了编程计算,计算结果与文献和HFSS软件的仿真结果吻合良好,仿真过程中对矩形缝和半圆头缝进行了转换。     

圆波导侧壁耦合结构电磁计算方法研究

文章叙述了一种圆波导侧壁耦合结构的电磁计算方法,即拓展边界模式分析法。这种方法是基于平面波表示技术和拓展边界概念的基础上进行的。电磁计算的结果与有限元软件的计算结果进行了对比。实际可应用于侧壁耦合圆波导滤波器I／O耦合、腔体之间耦合的设计计算。     

典型星载螺旋天线的大功率微放电效应仿真分析及试验研究

为了对星载螺旋天线的微放电效应进行分析和研究,文章以典型星载双绕背射螺旋天线为例,首先采用HFSS软件对该天线进行微放电设计及阈值仿真分析,从设计上保证天线满足卫星微波系统50 W的功率容量要求;随后用前后向功率调零检测法对天线进行功率耐受和微放电试验,验证天线的功率耐受能力;为了研究天线放电现象及放电对天线性能的影响...     

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。     

星载微波辐射计天馈系统噪声温度分析

星载微波辐射计在轨运行时,影响天线温度的因素与天馈系统的空间与时 间的不稳定性有关。在最坏情况下,裸露在卫星舱外的天线物理温度的变化值可达±
150℃,而且太空环境和卫星舱内环境存在一定的温度差异,使得连接天线与开关 的波导存在一定的温度梯度。依次分析了反射面对观测信号传输的影响,天线馈源物理 温度在-150℃～150℃范围内时的噪声温度,温度梯度对计算连接波导噪声温度的影响。利 用上述的分析结果,确定了天馈系统的在轨测温方法以满足星载微波辐射计精确定标的要求 。
     

天线波束指向控制对TOPSAR成像质量的影响

星载TOPSAR模式天线波束指向控制对其成像质量有重要影响。基于成对回波原理,分析了星载TOPSAR模式波束指向控制对方位向信号的调制规律,建立了星载TOPSAR模式方位向波束指向步进控制的数学模型,并利用傅里叶级数展开给出了波束步进控制下的天线方向图表达式,最终推导出了方位向成对回波的幅度和位置的表达公式,定量描述了波束指向步进控制与成对回波幅度和位置之间的联系,为星载TOPSAR模式波束指向步进控制指标的合理设计奠定了基础。最后,计算机仿真表明了理论分析结果的正确性。     

一种Ka频段波导微带鳍线转换结构

为使波导微带转换的尺寸和性能更优,采用HFSS高频仿真软件里的样条曲线做波导微带转换的鳍线渐变曲线,使波导微带转换的过渡长度与采用其他渐变曲线在相同指标情况下相比更短一些。转换模型中的介质基片向标准矩形波导宽边两侧延伸四分之一波长并在其上各打一行孔径和间距合适的金属填充通孔,这样既便于固定基片,又能提高鳍线电路的隔离度。使用HFSS软件对该模型进行仿真优化分析后的结果为：在28．5～39GHz频带内得到大于25dB的回波损耗和小于0．1dB的插入损耗,基本达到预期目的。     

一种 Ku波段宽带微带天线阵的设计

设计了一个中心频率为16G Hz具有宽频带高增益特性的8单元微带天线阵。综合运用H 型缝隙耦合馈电技术、插入空气层技术方法展宽天线的带宽。使用三维电磁场仿真软件（Ansoft HFSS）对微带天线进行仿真优化,仿真结果表明,天线单元性能良好,相对阻抗带宽（S11≤－10dB）为10．9％,增益为8．6dB。八单元天线阵列相对阻抗带宽达到11．3％,增益为16dB。天线阵列性能良好,设计方法具有很好的可扩展性。