面向低轨卫星的双圆极化宽带宽角扫描阵列研究

随着卫星通信技术的日益成熟,相控阵天线被广泛应用于低轨卫星系统,提出了一种面向低轨卫星通信的新型双圆极化宽带宽角扫描阵列天线。阵列天线单元采用一种金属栅格加载的对称阵子,其工作宽带为17GHz~21GHz,相对带宽超过21%,同时金属栅格加载方法可有效展宽对称阵子波束宽度,从而在工作频段内使E面和H面波束宽度均超过140°。通过上述宽带宽波束对称阵子作为阵列天线单元,形成8×8的64单元阵面。然后,阵列天线单元经过旋转组阵,实现了双圆极化特性。由于天线单元具有宽带、宽波束性能,有效拓展了阵列波束扫描角度,即在不同旋向下,均能实现二维±60°的波束扫描。阵列在低频17GHz工作时,法向波束增益为18.2dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降2.8dB,轴比小于2dB。在高频21GHz时,法向增益为19.6dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降3.7dB,轴比小于3dB,具备良好的宽带宽角覆盖性能,从而在低轨卫星通信中具有广阔的应用前景。     

低副瓣有源相控阵天线测试方法研究

利用平面近场测试系统的口面场全息反演功能,摸索出一种低副瓣有源相控阵天线的优化测试方法。实测天线副瓣电平低于-30dB,达到设计指标要求,证明了方法的有效性和适用性,为更快更好完成有源相控阵天线的研制提供了技术手段。     

一种新型宽频带低剖面高效率平板缝隙天线

提出一种新型平板缝隙天线。与传统波导缝隙天线相比,天线具有更宽的频带、更高的效率、更低的剖面,且设计更容易、加工更简单。仿真设计一个Ku频段16×16单元阵列,阵列在15%的频带范围内,驻波比VSWR2,副瓣电平SLL-20.5d B,效率80%。仿真结果表明,天线各方面性能优异,能够很大程度上取代目前广泛采用的传统波导缝隙阵天线。另外,天线形式还可扩展为圆极化或单脉冲天线。     

GPS/GLONSS兼容天线

文章介绍了一种GPS/GLONASS兼容接收天线,它是由四臂分数式螺旋天线改进而成。采用自相位(SSelf-phased)和开槽同轴线顶馈等技术,使得天线结构紧凑,体积小巧,引入套筒式反射体,大大改善了天线的方向图的对称性,降低了后瓣电平。并用传输线理论对自相位天线的设计进行了理论分析,推出了自相位天线的设计公式。测试结果表明,在GPS/GLONASS的工作频段内,其驻波比<1.2,轴向增益约4.2db,仰角10°上时,增益≥-2dBi。     

X波段宽带电子侦察线性阵列天线设计

介绍了X波段宽带电子侦察线性阵列天线设计方法,首先介绍线性阵列波束合成,然后给出仿真与实测结果,随后对结果进行分析,最后根据测试结果以及仿真结果得出结论.仿真结果显示天线性能良好,通过测试数据可以得出16个通道的副瓣电平在-15dB左右,通过计算所得0°移相和实际移相基本相吻合,以实测数据画出的天线波束图满足要求.     

毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线设计

本文提出了一种毫米波宽带低副瓣波导缝隙阵列天线。该天线分为上下两层，利用下层的功分器和反相器使电磁波从上层的辐射波导的两端向中心进行馈电，激励12个非均匀波导缝隙辐射单元。该天线呈中心对称结构，结构紧凑，并使得天线的方向图具有稳定性。在辐射波导中引入二阶短路金属阶梯，并且阵列的辐射单元采用非连续的双层缝隙，拓展了天线的工作带宽。所提出的加载二阶金属阶梯双层缝隙阵列天线的阻抗带宽达到16.3%(35.35~41.55 GHz)，峰值增益为16 dBi，工作频带内天线的增益下降低于2.5 dBi，副瓣电平低于-20 dB。     

紧凑式SFOC和FFOC天线研究

给出了具有良好宽角扫描特性的FFOC和SFOC天线的参数综合设计公式;分析计算了两个能满足全球扫描要求的SFOC和FFOC天线设计实例,计算表明,SFOC设计实例在±10((±15BW)扫描范围内不仅增益损失小于1dB,FFOC设计实例也在±8((±12BW)扫描范围内增益损失小于1dB,且二者旁瓣电平都优于20dB。对于全球扫描要求,FFOC和SFOC天线都是很有吸引力的设计方案。     

一种新型串并联馈电低副瓣ETC微带天线阵

设计并实现一种用于电子收费系统的四角缺元20单元微带天线阵列。天线阵采用道尔夫-切比雪夫分布,副瓣电平优于-20dB;采用三路功分器作为核心器件,与定向耦合器和威尔金森功分器组成一种新型串并联支路组合馈电网络,实现各端口不同比例功率分配,误差小于±0.5dB,各端口回损优于-15dB,隔离度优于18dB,相对带宽大于11%。样机测试结果与仿真值相吻合。馈电网络结构紧凑、灵活性强,适用于中等增益低副瓣平面阵列天线的馈电。     

星载合成孔径雷达天线的工程设计

介绍了星裁合成孔径雷达(SAR)固态有源相控阵天线工程设计的基本方法。根据性能要求，对相控阵天线进行了阶梯幅度量化，以减少T／R组件的品种数。采用相位加权改变仰角的波束宽度，给出了方向图的仿真结果。对相控阵天线的阵面误差、天线增量、最大副瓣电平和波束指向误差进行了近似计算，并给出了详细的计算结果。     

一种新型的全向宽频带微带阵列天线

文章研究了一种新型的可用于智能天线系统的宽频带全向微带阵列天线;该阵列天线在俯仰面具有低副瓣特性,副瓣电平小于-20dB;采用双端馈电技术,使得天线在工作频带内的阻抗特性得到了极大的改善,电压驻波比小于2的工作频带带宽可达到17%。     

基于平板波导的双频双极化CTS阵列天线设计研究

针对卫星通信天线轻量化和辐射孔径复用等需求,对双频段双极化连续切向节（Continuous Transverse Stub,CTS）阵列天线进行研究。天线采用正交共口径设计,结合标准波导接口的带通滤波器和独立功分馈电网络实现了高极化隔离度特性;通过对枝节辐射能力控制和天线阵列设计,达到了兼顾增益特性的同时降低旁瓣电平的目的。仿真结果显示：天线分别在18.5～21.2 GHz和27.5～31 GHz两个频段内回波损耗小于-10 dB,旁瓣电平均小于-12 dB,端口隔离度优于80 dB,增益分别为24～27 dBi和25～27 dBi,结构简单,易于加工,剖面高度低,易于运输和共形安装。     

小型化星载Ku频段宽带扇形波束圆极化天线

为适应星载天线小型化、宽带、高性能的发展趋势,提出一种小型化星载Ku频段宽带扇形波束圆极化天线。通过在H面扇形喇叭口处加入曲折线圆极化器实现天线圆极化,将传统平面圆极化器变为半圆柱形,天线的包络尺寸减小近36%。同时,在喇叭口处增加介质透镜,在有限尺寸内将球面波调节为平面波。半圆柱极化器和介质透镜的设计可共同调节入射波束角度,提升天线的宽角波束覆盖性能。利用CST软件建立模型进行仿真,仿真结果表明：天线结构紧凑、波束覆盖范围宽,俯仰面大于11.3dBi的增益覆盖范围达90°。半圆柱极化器的设计为星载天线的小型化、低成本设计提供新的思路。     

C波段高增益平板微带天线的设计

文章以微带天线的基本电磁场理论为依据,对微带天线的结构进行了深入的研究。通过建模仿真,设计频带为4.5GHz～5.0GHz的天线,要求在该频段天线的驻波比VSWR〈1.6,平均增益为28～29.5dB。在设计中采用微带U_Slot矩形贴片作为单元,引入π结构,采用近邻耦合方式进行馈电,组成天线阵列来实现。设计结果通过实验室提供的天线测量设备进行测试,软件仿真结果与实际测量结果有较好的一致性。     

一种Ku频段全向高增益天线设计

提出了一种工作于Ku频段的宽频带、高增益和H面全向的新型共面波导（CPW）的中心导体和左右地板交叉连接耦合馈电天线结构设计。csTMws。软件仿真结果表明,该结构在具有较小尺寸的同时,能够有效展宽工作频带和提高增益,并保持天线的全向性。利用CSTMWS。软件对天线表面电流的仿真,解释了天线具有宽带和全向高增益辐射的原因：终端加载的三角形单极天线引起CPW中心带条的电流为行驻波电流,使天线获得了较宽的阻抗带宽;10个天线辐射单元的表面电流近似等幅同相,使天线获得了全向高增益的性能。研制出了工作在Ku频段的CPW交叉连接耦合馈电天线并进行了测试。天线印刷于厚度为0．5mm的FR-4环氧树脂板上,其反射系数低于-10dB时的频带为12．4～13．5GHz,相对带宽达8．5％,H面全向最大增益为6．6dBi,表明测试结果与仿真结果吻合较好。整个天线的尺寸仅为81mm×6．1mm,可应用于Ku频段的通信系统中。     

宽带相控阵馈源可展开反射面天线研究

为满足星载高增益天线的应用需求,本文设计了一种带有相控阵馈源的伞状可展开反射面天线。首先介绍了反射面天线可展开机构的原理及设计,由碳纤维天线肋和金属编织网面组成反射面,在高精度可展开机构的动作下实现其收拢和展开,从而大幅减小其收藏包络尺寸。对于直径为1.14 m的可展开反射面天线设计了宽带相控阵馈源,采用金属Vivaldi天线作为相控阵单元,根据极化方式、焦径比和扫描范围选择排列成双极化矩形阵列,使可展开反射面天线在8～16 GHz内实现二维波束扫描,通过电磁仿真进行验证,仿真结果表明,宽带相控阵馈源能够有效地增加可展开反射面天线的视场,反射面天线在8 GHz、12 GHz和16 GHz时扫描到0°的增益分别是38.03 dB、40.65 dB和41.48 dB,扫描到+3°的增益分别是37.68 dB、40.68 dB和41.09 dB。     

用于多模卫星导航信号接收的半球形阿基米德螺旋天线

平面阿基米德螺旋天线具有双向辐射特性,在实现单向辐射时会降低效率 。将平面阿基米德螺旋天线共形到局部半球上可以得到一种新型结构的半球形阿基米德 螺旋天线,分析了这种天线的结构特点,进行了仿真与实验,研究结果表明,在覆盖多模卫 星导航信号工作频率的1.1-1.7 GHz频段内,反射损耗小于-10 dB,增益大于3.9 dB,前后 比大于3.6 dB,相位中心稳定度小于2 mm,可满足宽频带圆极化多模卫星导航共用接收天线 的设计要求。
     

毫米波低副瓣波导窄边缝隙行波阵的设计

文中介绍一种毫米波低副瓣波导窄边缝隙行波阵的设计方法。设计过程中利用高频电磁仿真软件Ansoft-HFSS模拟实验过程,精确获取缝隙初始参数;合理选择数据拟合方法和变量形式拟合缝隙电导函数,减小数据误差的积累,达到理想逼近缝隙电导与其尺寸的关系;考虑交叉极化分量的影响后计算电导分布,精确获取缝隙倾角。采用该方法设计一根中心频率为35.5GHz的148单元缝隙直线阵。泰勒综合副瓣值为-40dB,仿真得到的最大副瓣为-35dB,实测E面方向图的最大副瓣值为-28.3dB。     

新型圆极化全向对称振子天线

提出一种新型的圆极化全向天线,其仿真在12%的频带宽度内电压驻波比小于2,中心频率的水平面全向辐射圆极化增益起伏小于0.25dB,圆极化轴比小于4.2dB,增益大于1.3dB。测试结果表明,在39%的频带宽度内电压驻波比小于2,中心频率的水平面全向辐射圆极化增益起伏小于0.4dB,圆极化轴比小于6.5dB,比较容易组阵。这种天线在个人通信系统和地面控制系统中有较强的实用价值。