星用小型化Ku频段8W固态功率放大器设计

为了满足卫星分系统对于固态功率放大器小型化的要求,提出了一种星用Ku频段8W固态功率放大器的设计方法。首先采用集成化设计技术,将所有射频功能集中在单个模块中,实现固态功率放大器整机的小型化;其次,通过优化整机热设计,使得微波功率单片满足结温降额要求,实现整机高可靠;最后,通过优化电源电路设计,提高电源的抗干扰能力,实现整机的高稳定。利用以上技术,实现了输出功率大于8W、效率高于22%、重量仅为770g的Ku频段星载固态功率放大器研制,相比传统的分立器件单机,体积缩小了近1/2。空间模拟环境试验结果表明,所研制的Ku频段8W固态功率放大器具有较高的可靠性,满足宇航应用要求,目前已实现在轨运行。该单机非常适用于我国“快、智、廉”卫星型号的应用,未来具有广阔的应用前景。     

一种星载平面螺旋天线的小型化设计方法

探讨了某星载背腔式平面螺旋天线的小型化设计方法。通过螺旋线传输段进行蝶形加载;辐射段和截止段进行曲线锯齿加载;改善了螺旋天线的低频和高频特性,克服了传统阿基米德螺旋天线臂长、传输损耗大、效率低的缺点,增加了螺旋曲线的有效长度;通过合理设计天线的反射腔高度,提高了天线的增益。对背腔式平面螺旋天线各参数进行了综合优化设计,研制出了具有小型化、宽频带、高增益等特点的复合加载平面螺旋天线实物样机,并进行了测量,结果表明,所设计的天线在带宽为5∶1工作频带内具有良好的阻抗和圆极化辐射特性,与传统螺旋天线相比,天线的几何尺寸要远小于同频带的平面螺旋天线。     

宇航用高可靠LTCC小型化圆极化天线阵列

针对宇航用天线阵列的极端环境适应性与高性能要求, 选用国产低温共烧陶瓷(LTCC)基板材料,研制了一款中心频率12 GHz的低剖面、轻量小型化、圆极化、4×4规模高可靠天线阵列。分析了天线阵列的结构设计及实物测试,并仿真验证分析了辐照环境下材料变化对天线阵列电性能影响及大温域极端环境下材料变化对天线阵列结构可靠性的影响。结果表明:在辐照及大温域极端环境下,国产LTCC材料的参数性能变化对该天线阵列的电性能及结构可靠性影响较小,天线阵列相对阻抗带宽(S11<-10 dB)为41.6%,3 dB轴比相对带宽为33.8%,最大增益为15 dBi,性能优良,结构可靠性高,该天线阵列可广泛应用于宇航圆极化通信系统。     

高通量卫星多波束反射面天线波束形成技术研究

高通量卫星有效载荷技术在近几年来得到了迅速的发展,多波束天线的技术路线和方案选择是高通量卫星有效载荷设计的重点关注领域,是以最优载荷方案满足用户需求的核心关键。文章对当前应用于高通量卫星的两种无源多波束天线技术路线进行梳理,针对多口径多波束天线和多馈源合成多波束天线提出了高效的设计方法。结合典型用户需求,在卫星的布局边界条件下,对两种多波束天线技术开展了方案和波束性能对比,对于后续高通量通信卫星快速准确选择多波束天线技术方案具有非常重要的指导意义。     

小型化圆极化收发天线设计

文中论述一种小型化的宽波束、双频双圆极化收发组合天线。天线采用微带天线形式 ,由接收和发射两部分组成 ,两部分集成在一个矩形结构上。该天线增益大于 0 d B的波束宽度在 1 40°以上 ,结构简单、成本低     

星载多波束接收天线自适应宽带校正方法

射频通道的不一致性会严重影响阵列天线的性能,因此必须对各通道的失配进行补偿,提高各通道的幅相一致性。对星载多波束天线宽带接收通道而言,其不一致性表现为各通道频率响应的失配。针对星载应用,提出一种基于自适应滤波器的离线宽带校正方法,对通道间的失配进行补偿。同时分别对最小均方(LMS)算法及递归最小二乘(RLS)算法进行计算机仿真,并对两种算法的校正效果进行对比。分析校正效果与自适应滤波器抽头数之间的关系,并比较校正前后天线方向图性能指标。仿真结果表明,提出的方法能有效校正通道间的失配。     

ANSERLIN——一种性能优良的宽带圆极化天线

介绍了武汉大学十年来在ANSERLIN(圆环扇形辐射线)天线及其阵列研究方面的成果。包括ANSERLIN天线的理论分析、ANSERLIN天线及阵列的辐射特性等。研究结果表明，ANSERLIN天线具有剖面低、重量轻、结构简单、易于载体共形的特点。其电性能优良，具有频带宽、增益高、圆极化性能好、单元一致性好等优点，可作为机载、弹载和星载通信和无线电探测系统的优选天线。     

基于矩形环加载的UHF频段宽带圆极化天线设计

提出了一种同时提高探针馈电单层圆极化微带天线的增益带宽、阻抗带宽及圆极化轴比带宽的方法,解决了传统单馈点单层微带天线阻抗及圆极化轴比带宽较窄的问题。基于环形贴片行波圆极化辐射原理,通过在辐射贴片上方加载一方环形金属贴片,该贴片内外环与辐射贴片边缘等距设计,可调参数少,增加了天线阻抗及轴比宽带,提高了天线增益,同时实现低剖面应用。基于此方法,设计了一款应用于某型号的UHF频段宽带圆极化天线,并加工实物。实测结果表明：该天线电压驻波比（VSWR）<2的带宽达到17.2%(370 MHz～440 MHz),轴比（AR）小于3 dB的带宽达到8.4%(395 MHz～430 MHz),天线带宽内主辐射增益约7 dB左右。设计方法对提高单馈圆极化微带天线的轻小型化、宽带技术水平具有重大意义,应用前景广阔。     

新型双层结构小型化无线电高度表天线

提出一种新型小型化无线电高度表天线结构。天线采用两层微波电路复合而成,上层采用栅栏形状导体提高天线的线极化纯度,下层为2单元并联微带天线阵及馈电网络。应用此结构设计并实现了工作于4.3GHz频段的某小型飞行器高度表天线。仿真及实测结果表明,新型天线的微波电路占用空间为56mm×36mm×3mm,天线结构小于65mm×60mm×6mm(不含接头),3dB波束宽度为±33°×±37°,VSWR<2.0的相对带宽不小于4.5%,最大增益8dB。天线结构新颖紧凑,非常适用于小型飞行器平台。     

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。     

圆极化双层微带天线的研究

利用经验公式和软件仿真结合的方法分别设计 S波段、C波段的圆极化双层微带天线 ,在驻波比 VSWR小于 2的情况下 ,天线的阻抗带宽达到 1 8.2 %。对双层微带天线工作在不同频段时的圆极化特性进行研究 ,并对 C波段出现的轴比变差、方向图不对称问题提出了改进措施     

宽频带垂直极化天线的研究

为适应跳频通信等宽频带系统的要求 ,设计一种仙人掌式的宽频带天线。用多端口网络理论分析该天线的阻抗特性 ,阐明该天线能够实现宽频带工作的原理。利用 Ansoft公司的 HFSS仿真工具对天线进行仿真设计 ,并对天线进行了测试 ,实测结果与仿真结果相吻合。研究了地对天线性能的影响。地的直径分别为 3 0 mm、2 0 0 mm、3 0 0 mm时 ,该天线 VSWR小于 2的相对阻抗带宽超过 3 4%。地对天线辐射方向图有着显著影响 ,通过选择地的大小可以获得所需的方向图     

自适应天线互耦影响研究

用等效网络法推导了考虑互耦影响时阵列的输出信号解析式和信噪比,仿真了不同阵元间距时,自适应直线阵的方向图和输出信噪比,得到了一些有用的结论。     

一种高效率双极化短背射天线设计

介绍了一种改进型的短背射天线,通过增加扼流槽的方式有效提高天线的增益,实现了高达80%的口径效率;同时通过优化副反的形状有效改善短背射天线驻波带宽,在约12%的带宽内具有19dBi的高增益特性和优于1.5的驻波带宽。实测结果有效验证了该设计的正确性和有效性,由该结构构成的短背射天线具有效率高、副瓣低、功率容量大的特点,可很好的满足星载应用。     

利用定标站对旋转扫描扇形波束散射计的信号频率估计

该文基于中法海洋卫星(Chinese-French Oceanic Satellite,CFOSAT)雷达散射计系统参数,给出了可行的在轨Doppler预补偿方法并利用地面定标站实现对RFSCAT信号频率的估计.对比了3种信号频率估计方法,通过仿真分析表明,可达到优于0.05kHz的频率估计精度.仿真结果表明,通过把估计的频率与Doppler预补偿查找表和Doppler频率进行比较,可实现对RFSCAT在轨Doppler预补偿状态及生命周期内的载频漂移监测.     

石墨/环氧卫星天线支撑结构研制

文中介绍通信卫星天线系统石墨/环氧支撑结构的研制技术。该研究成果已多次应用于实际产品中,取得令人满意的结果。     

一种导航扫描天线监测系统的天线罩倾斜影响分析

文章通过天线罩倾斜时所产生的反射波对一种导航系统相控阵扫描天线监测系统影响的分析,得到了监测系统的监测角漂移与天线罩倾斜角及距离的关系,并提出解决监测角漂移问题的思路.     

一种通信卫星天线性能预测技术

针对通信卫星天线性能预测问题,提出了采用几何绕射理论(GTD)算法进行仿真分析,利用仿真分析软件,计算了无星体和有星体影响情况下的通信卫星天线性能,通过优化天线布局参数改善了天线间的耦合度。结果表明,该方法可实际应用于优化通信卫星天线设计,达到提前预示整星条件下天线性能的效果,提前规避天线受到星体影响后性能变化较大的风险。     

深空大规模天线阵布局优化方法研究

由大量廉价的小型反射面天线组成阵列对航天器进行跟踪通信是未来深空测控网发展 的一条新思路。提出一种改进的遗传算法对大规模小天线阵列地理布局进行优化,提高天线 阵列的测控性能。首先分析了布局优化的约束条件,然后以最小化旁瓣电平为目标,建立了 优化模型。分析了Kogan梯度算法和常规遗传算法的局限性,最后给出了改进遗传算法的优 化流程。仿真结果表明,改进的遗传算法不但具有高的优化效率,还可应用于阵列布局的多 目标优化。