毫米波段多层介质型频率选择表面设计与仿真

针对准光学馈电网络系统对高性能频率分离器件的需求,研究了一种工作于毫米波段的多层金属微结构介质型频率选择表面(FSS),可透射183GHz频段反射118GHz频段电磁波。设计了一种基于多层金属结构的介质型太赫兹FSS,由在多层Mylar膜(介电常数3.0,损耗正切值0.001)间镶嵌多层基本单元为方孔结构的金属铜,中心频率位于183GHz附近,对频率175~191GHz的电磁波表现为透射性,对112~124GHz的电磁波表现为反射性。用CST MWS软件仿真分析了介质层(Mylar胶)厚度和金属层数对频率选择表面传输性能的影响,并对结构参数进行优化。结果表明:当介质层厚度100μm,金属铜8层,周期306μm,线宽20μm,金属厚度20μm时,频率选择表面在相应频段内的插入损耗与反射损耗均小于0.3dB,同时118GHz处隔离度大于22dB,各项传输性能完全满足设计指标要求。     

一种绕飞编队卫星星间链路系统的总体设计方法

为了建立高精度相对定位编队卫星的星间链路,提出了一种基于GPS的绕飞编队卫星星间链路系统设计方法。针对我国首次以InSAR为背景的任务,以某绕飞编队星座星间链路系统总体方案为例,利用STK/MATLAB分析软件,对天线覆盖区与组阵进行了仿真分析,并根据分析结果做了系统优化,包括星间轨道构型、天线设计组阵图、天线安装位置、链路预算、星间通信措施设计分析以及电磁兼容性分析等。结果表明:基于GPS的编队卫星能够从系统角度优化设计建立星间链路,从而完成编队跟飞、绕飞期间的星间通信与测量任务,为卫星建立星座构型、相对定位测量提供了可靠、稳定的传输通道。该设计方法可为同类卫星或其他类型卫星星间链路系统设计提供参考。     

一种星载V频段接收机的设计

随着高通量通信卫星系统发展,为了获得更多的频率资源,系统工作频段开始向频率资源丰富的Q/V频段过渡.为了满足通信卫星系统对微波接收机向V频段的发展应用需求.文章给出了一种星载V频段接收机的设计和工程实现方法.设计基于多芯片组件技术,通过对毫米波频段电路的精确仿真,将多种功能芯片封装在同一射频管壳中,实现了设备的高集成度;通过对毫米波频段星载接收机的稳定性设计、宽带互联设计等整机集成设计技术的研究,实现了设备的高稳定性;首次使用基于MHEMT低噪声工艺的微波单片集成电路芯片(MMIC)使得设备具备低噪声特性.研制的V频段接收机的工作带宽达到2.5 GHz,是现有通信卫星载荷中带宽最宽的接收机,噪声系数小于3.5 dB,满足系统使用要求.该V频段接收机是Q/V馈电载荷的关键设备,实现了对未来高通量通信卫星重要的技术储备,可广泛应用于各类通信卫星系统.     

基于单脉冲跟踪体制的V频段宽带角跟踪 接收机设计与验证

随着高通量通信卫星系统对星间数据传输速率需求的不断提高,星间链路的工作频段将由Ka频段逐渐向频率资源更加丰富的毫米波频段发展。为了满足星间链路对毫米波频段自动角跟踪系统的发展应用需求,给出了一种基于单通道单脉冲角跟踪技术的V频段宽带角跟踪接收机的设计方案。采用LTCC和MCM技术实现了V频段接收组件的集成一体化设计;采用基于IQ正交混频的跟踪调制器结合数字相位补偿的单通道单脉冲角误差信号处理技术完成了宽带输入信号的角误差信号解调。在产品研制基础上,搭建了V频段角跟踪接收机测试系统,测试结果表明该V频段宽带角跟踪接收机可以完成对-95dBm~-55dBm输入信号电平范围内多种宽带数据传输信号的角误差信号解调,角误差信号抖动优于±250mV;表征输入信号电平强弱的AGC遥测电压随输入信号电平的增大而单调递增,各项指标满足V频段星间链路建链需求,为我国后续将要发展的毫米波星间链路系统奠定了扎实的技术基础。     

RNSS上行L频段新划分的回顾及风险评述

从国际频率划分规定的角度，回顾了2000年世界无线电通信大会（WRC-2000）对1300～1350MHz频段做出卫星无线电导航业务新划分的背景、研究过程、最终划分结果及相关条款等历史状况，同时对卫星无线电导航业务上行信号使用该频段存在的限制和风险进行了分析及评述。     

电子控制器PCB板电磁兼容性仿真与试验研究

随着航空发动机全权限数字控制系统的发展,电子控制器中PCB板电磁兼容性设计的重要性日益凸显.本文以某控制器PCB板为对象,在10MHz至1GHz频率范围内,对其电磁干扰使用Ansys公司的SIwave进行近场远场仿真研究,并使用容向公司EMSCAN电磁干扰扫描仅进行测试.通过测试与仿真结果的对比,验证了仿真的准确性.本文提出了一种基于仿真预测PCB板电磁干扰的实现途径,对于电子控制器PCB板的电磁兼容性设计具有参考价值.     

异步消息业务在星内星间一体化网络中应用的分析

传统的航天器信息交互机制逐渐难以适应具有更高复杂性和动态性的航天器信息网络和应用需求。文章针对航天器内部及之间信息交换关系日益复杂的发展趋势,将空间数据系统咨询委员会(CCSDS)建议的异步消息业务的主要机制和属性与空间信息系统网络化特点相结合开展分析研究工作,研究异步消息业务应用于星内星间一体化网络中的特点和优势,给出基于异步消息业务解决上层应用需求和网络结构动态变化典型问题的方案和示例,阐述了异步消息业务对高动态星间网络的支持效果。研究结果表明,异步消息业务可以解决星内星间一体化网络复杂性和动态性两方面问题。最后对异步消息业务在航天器上的工程应用与实现提出了建议。     

基于星间链路的分布式导航自主定轨算法研究

针对脱离地面支持自主定轨的导航应用需求,提出了基于星间链路双向测距的自主导航定轨算法。文章分析了导航星座星间链路双向伪距测量模型,给出了分布式自主定轨数据流程,设计了导航星座基于星间链路分布式自主定轨算法。根据国际卫星导航服务组织公开的真实GPS系统事后精密星历,对本文设计的自主定轨算法进行仿真验证,结果表明：采用该设计的自主导航算法在自主定轨90天末期,用户测距误差（URE）达到30 m左右,验证了该设计的自主定轨算法具有较高的自主定轨精度。     

基于北斗Ka星间链路的地面用户导航方法

针对导航系统L频段信号易受到有意或无意的干扰和欺骗，而导致地面区域性导航服务性能下降甚至失效的问题，提出了一种利用北斗Ka星间链路信号为地面用户提供导航服务的方法。首先，对该方法的可行性进行了研究，并给出了星间链路时分体制下的用户测距模型;然后，提出了基于时钟模型和惯导信息的测距值历元归算方法，并推导了基于北斗星间链路测距值的地面用户实时定位算法;最后，通过数值仿真分析了不同因素对算法性能的影响。仿真结果表明，该方法定位精度可达2.0 m以内，能够在一定程度上弥补L频段导航信号区域性失效带来的缺失。     

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。     

INMARSAT的Ka频段战略:风险还是机遇

国际移动通信卫星公司(INMARSAT)是全球最成功的卫星移动通信运营商之一。2011年,尽管欧洲及全球经济的复苏变缓,INMARSAT仍然传出了总收入大幅增长的好消息。为了巩固公司的行业领导地位,INMARSAT于2010年8月6日宣布,未来4年半将动用12亿美元的资金,投资建设下一代Ka频段卫星移动宽带网络,为用户提供一种独特的全球高速移动宽带业务,成为GlobalXpress。Ka频段卫星固定宽带通信业务在过去2到3年里发展迅猛,各大卫星固定通信运营商先后发射了多颗Ka频段大容量宽带卫星。INMARSAT作为卫星移动通信运营商的代表,将Ka频段作为未来卫星移动通信的发展方向,在业界引起了广泛关注。INMARSAT的Ka频段战略是风险还是机遇?本文将对此进行详细的分析。     

双频GNSS接收机射频前端的系统设计

结合全球导航卫星系统中各种卫星信号的频段分布,提出一种适用于双频接收机的射频前端结构,讨论基于该结构的本振频率的选取方法。以GPS的L1频段和Galileo的E1频段为例,对该系统进行仿真验证。仿真结果显示,双频接收机射频前端的各项指标均达到了设计要求。     

EHF频段低噪声放大器设计

EHF频段低噪声放大器是EHF频段接收机系统的关键部件。文章介绍了利用混合集成技术设计的43.5GHz～44.5GHz的低噪声放大器。该低噪放采用BJ400标准矩形波导作为输入输出端口,通过鳍线耦合实现了微带到波导的过渡,采用一种新型电路构型实现电路设计。从测试结果可以看出,采用对脊鳍线过渡方式的EHF频段低噪声放大器中心频率偏移到43GHz,在常温状况下,在42.7GHz～43.2GHz带宽内增益为19dB左右,噪声系数小于5dB。     

C频段双线极化高隔离度微带天线设计

研究一种工作在C频段(5.25GHz^5.75GHz)的双线极化高隔离度微带天线,天线由2×2微带缝隙耦合天线阵列及其馈电网络组成。使用HFSS仿真软件对该天线进行仿真和优化,得到了较好的结果,在整个频段内驻波比低于1.30,隔离度大于30dB,天线在5.5GHz的水平极化增益达到13.53dB,垂直极化增益达到13.8dB。与常规的双线极化微带天线相比,该天线具有高隔离度、高增益的特点。     

Q/V频段波导传输系统电磁损耗研究

在规划通信卫星有效载荷Q/V频段频率时,波导传输系统损耗已经成为影响系统噪声系数、接收品质因数G/T以及发射EIRP的关键因素,对其研究具有具有重要的工程应用价值.本文在研究电磁波传输系统边界效应的基础上,一方面提出趋肤深度与金属镀层相关联的理论,依据该理论总结出通信卫星使用频段与波导金属镀层的典型对应数据,用于指导工程制造;另一方面通过衰减系数与表面粗糙度的关系,探讨了表面粗糙度对电磁损耗的影响,提出基于Huray模型模拟金属表面微观形貌,用于仿真分析Q/V频段波导损耗.并就仿真分析数据与实际测试数据进行比对,获得了良好的一致性.     

EHF波段波导到微带的对脊鳍线过渡研究

文章针对毫米波集成电路的需要,提出并分析了EHF波段波导-微带对脊鳍线过渡结构。在集成电路系统要求的42GHz～46GHz频段内,背靠背过渡段插入损耗小于0.1dB,回波损耗大于20dB,仿真结果表明该过渡结构满足设计要求。     

全球导航星座星间链路技术发展建议

美国全球定位系统（GPS）的Block IIR和Block IIF系列导航卫星安装了UHF频段的星间链路收发设备,未来的GPS Ⅲ系列导航卫星将用Ka频段星间链路替代UHF频段星间链路,提高星间数据通信容量,增强抗干扰能力;俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）的新一代GLONASS-K系列导航卫星开始安装S频段星间链路收发设备;欧洲的伽利略（Galileo）卫星导航系统也在规划全球导航星座的星间链路体系;我国北斗（Compass）卫星导航系统正处在由区域覆盖向全球覆盖的过渡阶段,全球星座的星间链路正处在多种系统体制的抉择中。文章在对国外各种星间链路研究的基础上,从导航星座星间链路需求和特点出发,提出建议：1）建设高频段星间链路;2）加强星间天线与卫星总体的联合设计;3）星间网络协议要具有灵活性;4）尽可能保持每颗卫星的星间链路设备状态一致。文章考虑了现有国内技术储备和国外未来技术发展方向,提出的观点可以作为我国全球卫星导航系统对星间链路选择的参考,对我国Compass系统建设技术先进的星间链路有一定的指导意义。     

一种应用于C频段形状可调线性化器设计

文章利用低温共烧陶瓷（Low temperature co fired ceramic, LTCC）低插损，高集成，小温漂、易集成等优点，设计实现了一款小型化、高性能LTCC线性化器。根据电路原理，设计仿真了一个基于LTCC技术的C频段线性化器，该线性化器频率范围为3.7~4.2 GHz，通过改变线性化器的二极管偏置电压可调整线性化器的增益扩张和相位扩张特性，从而匹配与之级联的功率放大器的增益和相位压缩，改善级联系统的非线性特性。仿真结果表明这种设计的线性化器具有体积小、重量轻、性能优、易于整机集成的特点。     

微带偶极子天线特性的研究

在无线电通信系统中,对于信息的传输,天线的作用是不可或缺的。随着信息产业的快速发展,对各种通信电子产品提出了小型化、高效率的要求。文章基于等效电路模型对天线的几何结构参数进行了研究,利用ADS仿真软件设计了一款谐振频率2.4GHz的微带振子天线,并分析了参数对该天线特性的影响,进行了参数优化。仿真结果表明,该天线在VSWR小于2时相对带宽达到25%,反射损耗-54.21dB,输入阻抗50.5-j0.2Ω,具有良好的阻抗匹配特性。天线E面辐射不圆度小于3dB,具有良好的方向特性。适用于无线局域网络、短距离移动通信、雷达通讯等领域及作为天线阵元单元。     

用于实现LTCC双平衡混频器的宽带巴伦设计

文章介绍了一种用于实现C频段LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic。低温共烧陶瓷）双平衡混频器的宽带巴伦设计。该巴伦是基于LTCC技术设计的多层结构巴伦,利用了LTCC多层技术的优点,采用宽边耦合线结构,可增加耦合线的耦合系数,从而可增加巴伦的带宽。设计的巴伦频率范围为5．575GHz-6．775GHz,具有插损小、平衡度好等优点,可应用于C频段LTCC7,K平衡混频器。文章介绍了Marchand巴伦的工作原理,描述了所设计巴伦的3D结构,并给出了设计仿真的结果。