新型宽带宽波束圆极化卫星导航终端天线的设计与实现

卫星通信与卫星定位系统的应用发展，对终端设备天线的性能提出了更高的应用需求。为实现宽频带宽波束圆极化天线的设计，采用正交移相馈电网络对含有背腔的交叉偶极子天线馈电，实现了宽带圆极化单向辐射特性，同时利用磁电偶极子对交叉偶极子进行加载，展宽了天线的波束宽度，促使天线在50.7%的相对带宽内S11＜-10dB，在1.3~1.75GHz的频带内轴比小于3dB，轴比小于3dB的圆极化波束宽度可达180°，增益不小于6.6dB。经实测验证，所设计的天线具有宽频带宽波束特性，同时具有结构紧凑、性能稳定的优点，适用于卫星通信与导航终端系统。     

紧凑型毫米波双极化阵列天线

设计了一种紧凑型毫米波双极化微带阵列天线.首先对双极化天线单元进行了优化设计,该天线单元采用共面微带线馈电和缝隙耦合馈电相结合的混合馈电方式,单元采用反相馈电技术,既提高了天线极化隔离,同时也简化了天线结构.其次,采用并联馈电方式进行天线阵列设计.最后,对该天线阵列进行了加工测试,结果表明该天线驻波比小于2.0,极化隔离大于35 dB,水平极化增益大于12 dB,垂直极化增益大于11.5 dB.     

W波段对脊鳍线过渡的波导微带转换设计CSCD

本文研究了 W 波段对脊鳍线过渡的波导—微带转换技术,对余弦平方渐变和 Spline 曲线渐变两种形式的对脊鳍线过渡进行了分析和仿真,并设计制作了 Spline 曲线形式的波导-对脊鳍线-微带转换,结构为背靠背。在整个 W 波段,单个过渡结构插入损耗小于1.3dB,回波损耗小于-13dB,在（90～99）GHz 内,单个过渡结构插入损耗小于1.0dB,回波损耗小于-20dB,实现了很好的宽带过渡性能。     

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.     

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。      

非均匀间距的低副瓣宽带微带阵列天线设计

为降低天线副瓣电平（SLL）和展宽带宽，设计了一款谐振频率为14.25 GHz的16阵元非均匀间距的耦合馈电微带阵列天线。天线采用多层设计，通过在接地板开矩形槽进行耦合馈电，并引入空气层，降低天线Q值，增大带宽。区别于均匀间距阵列天线的激励幅值加权，从阵元间距角度入手，利用差分进化算法降低副瓣电平，构建非均匀间距并联线阵天线。用槽面辐射的能量近似代替阵元接收的能量，观察阵元功率分配情况，并建立馈电网络所有馈线段的数学关系，保证非均匀间距条件下所有阵元为等幅同相激励。测试结果显示，天线在14~14.5 GHz范围内电压驻波比小于2，满足了卫星动中通的带宽要求；工作带宽内增益大于16 dB，副瓣电平低于-16 dB，性能优于均匀间距阵列天线。      

改进的宽频带微带天线的设计方法

 微带天线的窄带特性是限制其广泛应用的重要原因之一,如何展宽微带天线的带宽一直受到研究人员的关注.本文提出一种简单、实用、满足工程实际需要的宽频带微带天线的设计方法,实测表明,利用本文提出的设计方法所设计的L波段双层微带贴片天线,其阻抗带宽达到25.7%,在工作范围内增益大于8dB.同时,本文提出的设计方法对于多层贴片微带天线也是适用的.     

一种新型双层介质结构Butler矩阵研究

提出并实现一种基于双层微带结构的新型8×8 Butler矩阵。利用双层微波电路结构将器件分置于上下层以省略跨接器;采用两段近似λ_g/8阶梯耦合微带线Schiffman结构实现宽频带移相;采用三分支线定向耦合器作为宽带电桥。采用该方法设计并实现工作于C波段的8×8 Butler矩阵样品;实测结果表明,其可在(4.2~5.3)GHz范围内实现各端口回波损耗不大于10dB、端口隔离不小于17dB、功分比误差不超过±1.5dB、相位误差不大于±12°等指标,实测平均插入损耗约2.5dB。新型Butler矩阵较之采用跨接器的经典结构损耗小,更加适用于较大规模多波束成型网络。     

(0.1～1.8)GHz SiGe HBT超宽带低噪声放大电路设计

本文选用SiGe材料低噪声放大芯片，设计了一款(0.1~1.8)GHz小型低功耗超宽带低噪声放大器（LNA）。该LNA采用两级放大结构，负反馈方式实现宽带匹配，级间和输出端匹配采用小阻值电阻提高电路稳定性，电路尺寸为35mm×15mm。测试结果表明：工作频率为(0.1~1.8)GHz，在室温条件下，增益为30dB，噪声系数<0.82dB，增益平坦度<0.5dB，输入输出回波损耗<-10dB，直流功耗为41.8mW；在-40℃低温条件下，增益为32dB，增益平坦度、输入输出回波损耗、直流功耗与室温下一致，噪声系数<0.69dB。设计过程与测试结果验证了本文中使用室温SiGe放大管的S参数计算-40℃温度下该芯片S参数方法的可行性。     

一种新型宽频带单脉冲天馈系统

提出了一种新近研制成功的结构紧凑的S~C波段新型的宽频带单脉冲天馈系统.其关键部件包括天线单元、宽频带魔T及宽频带功分器.通过对渐变槽线天线单元的分析和计算、天线阵列的分布及阵因子的计算、微带-槽线双重接头及其构成的魔T的研究,而获得了高增益的宽频带单脉冲天馈系统.天馈系统的实测结果与理论设计相吻合.      

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.      

测控装备机内测试设备计量校准技术研究

研究测控装备机内测试设备计量校准方法，获取机内测试设备技术状态的准确信息，是确保测控装备量值准确可靠的基础。以系统理论为指导，研究测控装备机内测试设备的工作运行机理和计量校准方法，选取某型测控装备，分析其技术要求、确定校准点、校准接口和校准设备，明确计量校准项目和参数，对提出的测控装备机内测试设备计量校准方法进行实验验证，为今后开展机内测试设备计量校准提供了方法和依据。     

“祝融号”火星车反射面天线设计

针对“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车的探测通信任务需求，提出了一种X频段轻小型宽频圆极化反射面天线。该反射面天线采用了新型一体化紧凑馈源技术，实现馈源长度和口径减小20%的同时提高了反射面天线的口径效率，抵挡了火星的尘埃影响。经过对馈源进行的仿真优化，最终实测结果表明，该天线在7.1～8.4GHz内口径效率可达62.3%,在深空探测的工作频带范围内具有较好的增益、驻波和圆极化特性，该天线已成功应用于“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车。     

110 GHz~170 GHz天线平面近场测量系统

面对(110~170) GHz天线准确计量的需求，设计了一套基于机械臂自动扫描的(110~170) GHz天线平面近场测量系统，它由矢量网络分析仪、扩频模块、机械臂扫描架、小型光学平台、扫描探头等硬件组成，通过测量软件设置仪器参数,控制机械臂扫描轨迹，采集扫描面上测试点的幅度和相位，将近场采集的数据用付氏近远场变换算法还原成天线增益方向图。采用标准增益喇叭天线对该系统进行实验验证，并将近场测量结果与远场测量结果进行比较，结果表明该系统测量方向图主瓣最大偏差为0.25 dB，能够满足天线计量的需求。