星载可展开天线研究

海洋二号卫星微波校正辐射计天线(HY-2 CRA)是高增益、低副瓣、高波束效率、低损耗的天线子系统. 其高主波束效率、低损耗等要求对天线展开精度、形面精度、测试等提出了极大挑战. 由于卫星发射整流罩结构限制, 天线采用可展开机构形式, 并用正交模耦合器实现频率复用. 天线频率分别达到18.7 GHz, 23.8 GHz 和37 GHz.为了减小天线形面变形, 保证天线波束指向, 天线反射面(包括反射面支架、馈源支架)采用碳纤维复合材料, 确保天线在宇宙空间变形尽可能小. 本文就HY-2 CRA的设计、加工、测试等进行了论述.      

军用通信卫星的多波束天线

多波束天线(MBA)是由波束成形网络驱动的馈源面阵所组成。每一个馈源面对应于一个特殊的天线波束。馈源阵位于或靠近准直透镜或反射器的焦面上。辐射图形的电控制由波束成形网络中采用的微波控制器件(开关或可变功率分配器)提供。在有些应用中,只在指定的时间激励唯一的一个波束。例如,时分多址(TDMA)系统就属于此例,该系统的波束能从一个用户跳传给另一个用户。而在像动波束成形应用中,要同时激励几个波束。多波束天线的应用军用通信卫星中第一个采用自适应天线的是国防通信卫星-Ⅲ(DSCS-Ⅲ)。DSCS-Ⅲ主要的通信有效载荷就是几个工作SHF(8/7吉赫)波段的多波束天线。1个在61波束的上行链路MBA和2个19波束下     

天线平面近场测量的研究(一)

<正> 一、问题的提出为节省星上射频功率、减少对邻国的干扰,考虑到我国版图的具体情况,广播卫星采用多馈源抛物面天线的成形波束设计。有关该天线辐射和复盖性能分析参见。我国广播卫星电视传送频段拟用Ku波段(12/14GHZ),数值计算表明反射面天线口径一般都超过一米。多馈源抛物面成形波束的设计基础是利用偏焦馈源的二次波束偏斜。恰当设计馈源数目和它们在焦平面上位置及相对激励系数,就可得到按预定空间分布的各子波束。这些子波束     

波导分支线定向耦合器计算方法

利用模匹配方法和网络理论分析计算了一种卫星天线系统中常用的波导分支线定向耦合器,计算结果与实验结果非常吻合。该方法为波导分支线定向耦合器提供一种有力的设计手段。它可直接用于设计Ku 波段通信卫星天线的波束形成网络,也可以用来设计各种耦合度的波导分支线定向耦合器。     

一种高效卫星赋形波束用圆极化馈源

本文介绍了一种賦形波束天线用的圆极化馈源。讨论了形成賦形波束的多馈源天线的特殊问题,通过理论及其实验以及它们的相互比较,说明了十字膜片馈源对于解决这类问题的适用性。比较了不同种类馈源对天线覆盖区增益的影响,从而进一步证明了十字膜片馈源的优点。     

周期性结构在毫米波波导同轴转换中应用

波导同轴转换连接器是微波、毫米波通信和测试中非常重要的器件.基于PBG(Photonic Band-Gap)和阶梯阻抗变换结构在导波系统中对电磁波传播性能的影响,探讨和研究了将这2种周期性结构应用在8 mm波导同轴转换连接器的设计中的情况,通过在同轴腔内导体介质支撑垫中布置二维PBG结构抑制同轴部分横向溢散的电磁波,通过在波导腔体内增加阶梯阻抗结构,改善阻抗变换效率,提高波导同轴转换器件的传输性能.仿真和实验证明了这种PBG/阶梯阻抗变换结构在毫米波波段同轴波导转换设计应用中的有效性,改善了系统的性能及稳定性,在不增加通常的调谐器件情况下,在较宽的频带范围内有效降低了驻波比.      

基于波束分离技术的空间时延补偿方法研究

针对深空测控通信任务中,空间时延和地球自转使大型地面天线窄波束不能覆盖对应的轨道区域导致的通信链路质量恶化甚至中断的问题,提出了在波束波导馈电的多反射面天线中,通过改变收发馈源位置使上下行波束峰值分离并指向不同的位置实时改善通信链路质量的方法,给出了波束波导馈电系统中馈源位置与波束分离以及增益损失的关系。该方法可以准确地预计并通过改变上行发射馈源的相对位置,使上下行波束按照要求指向不同的位置以减小天线上行链路增益损失。以35 m深空测控通信天线为例进行仿真,在Ka波段34 GHz频率,当上下行链路波束分离达0.032 72°时,增益损失小于4.25 dB。该方法也可用于确定馈源的位移量来修正由于反射面天线结构变形或复杂的多反射面系统镜面位置误差等造成的天线波束误差。     

扇面波导中TM模

根据波动方程和边界条件，利用分离变量法导出扇面波导中ＴＭ模场分量通用表达式，计算了具有不同的张角和内外单径比的扉面波导中ＴＭ模的截止波数，并列出数表，给出截止波长的精确和近似的表达式。     

每束多馈源天线的设计特点研究

每束多馈源是一种能够在多色复用情况下有效减少反射面使用数量的多波束天线配置方案,鉴于国内外对这一方案的研究尚处于初级阶段,对这类配置天线的设计特点研究需求更为迫切。文章对这类天线相对于每束单馈源天线存在的一些设计差异和设计要求开展了研究。重点提出了相邻同色波束最大干扰的概念,并首次将馈电网络结构与波束优化相结合,在理论上确保了网络的可实现性。最后,结合这类天线的特点,对进一步改善波束性能给出了两点设计构想,并分析了构想的可行性。     

圆突矩形波导缝隙线阵设计

把常用的矩形波导一个宽面改成圆弧形构成的波导称为圆突矩形波导.这种波导与扇面波导相比:电性能相当;波导管结构更加简单,容易加工,便于安装.文中给出圆突矩形波导中主模场,圆曲面上纵向槽归一化谐振电导近似公式.设计了C和X波段波导曲面纵向谐振缝隙线阵,缝隙电压相位为同相分布,输入端匹配.实际测量了天线输入端电压驻波比和H面方向图,理论与实验相吻合.     

多杯圆形辐射器方向图分析计算

利用矩量法和几何绕射理论(GTD)分析计算多杯多模圆形辐射器的辐射场.辐射器中心波导为圆波导,由TE₁₁模激励,带有若干个同轴杯.首先利用等效原理和矩量法计算嵌在无限大金属板上圆形辐射器的等效磁流分布,允许各波导区域中有任意多个高次模式存在,利用傅里叶变换法求得其辐射方向图,然后把该辐射场作为有限圆形接地板边缘的入射场,利用GTD计算圆接地板边缘对辐射器方向图的贡献.具体分析了三杯圆形辐射器的方向图,计算结果与实验结果吻合良好.      

有限元方法设计赋形波束缝隙面阵馈电网络

采用缝隙倾角变化实现幅度加权,采用等高但不等宽的波导实现相位加权,并设计了过渡段以减少反射,可以对赋形波束方向图面阵实现所需要的馈电.为了获得需要的幅度和相位,用有限元方法对缝隙单元尺寸、幅度激励和移相网络进行了数值仿真.通过调整几何尺寸来实现所需要的幅度与相位要求及阻抗匹配.最后给出了1个缝隙阵列天线的设计实例,发现理论计算的赋形方向图与实际测试结果在赋形波束主瓣内吻合很好.     

用于无线测量传输系统的双波段天线四功能馈源

双波段天线四功能馈源,属于改进的一种微波天线设备,可以同时传输C波段收、发信号和Ku波段收、发信号.通常的一副微波天线只接收一个波段的接收信号、并/或发射一个波段的发射信号.同时接收二个波段、发射二个波段的信号需要用二副天线,本设计可以用一副天线完成.本设计是将C波段馈源与Ku波段馈源通过串馈连接做在一个整体上,将它放在抛物面天线的焦点上,通过4个波导输出口与外部信号连接,实现双收、双发的功能.本设计不仅提高了经济效益而且节省了安装天线的占地面积,这对于天线安装在塔尖或房顶上是很重要的.     

对地观察卫星赋形反射面数传天线设计

根据几何光学原理对近地轨道卫星地球匹配波束赋形反射面进行了设计 ,在此基础上利用物理光学近似估算该反射面的二次辐射方向图和增益 ,并以地球匹配波束为目标函数对赋形反射面进行了优化。在进行反射面赋形设计时提出了两种端值条件 ,并对其进行了数值仿真和比较。同时对如何减少第一端值条件下馈源影响进行了有益的研究。     

风云三号星载天线的准光学分析与设计

利用准光学原理分析了风云三号卫星湿度仪天馈系统. 利用等效面磁流和等效面电流法分析得到栅网在高斯波束入射时交叉极化小于-42 dB. 应用高斯模耦合法代替传统的ABCD矩阵分析偏馈反射面, 在大焦径比情况下, 推导出较为简单的高斯模耦合矩阵解析式. 系统实测方向图与仿真结果对比显示, 准光学分析能够快速处理偏馈反射面天线系统, 得到较高精度的结果.      

双层介质填充同轴管电磁特性的计算机分析

本文对非磁性双层介质填充的同轴管的电磁特性进行了较全面的严格分析.从解电磁场边值问题入手,导出了该种同轴管内各波模的特征方程式及截止方程式,继而得到了各波模的特征根、截止频率、场分布及随同轴管尺寸与填充介质而变化的关系,并与单层介质填充的同轴管的电磁特性作了类比.较详细地讨论了最有实际使用价值的TM_(00)模与HE_(11)模以及TM_(00)模的特性阻抗,列出了一些有关的数值计算曲线,这对深入了解和设计该种同轴管有一定的参考价值.     

共形波导场近似解及缝隙天线

把矩形波导一个宽面外突成均匀曲面构成的新波导统称为共形波导.利用金属波导边界条件、变分法、边界元素法构造这种新波导中主模场的一种近似解表达式,包括曲面横截线为对称、非对称圆弧,抛物线弧,双曲线弧,椭圆弧等.然后根据等效原理,推导非对称圆弧 矩形波导曲面上窄的纵向半波长缝隙的等效谐振电导的近似计算公式,给出计算曲线.这种解虽然是近似的,但却能解决这类共形波导缝隙天线的工程设计.     

一个高性能单反射面紧缩场

介绍了一个单反射面紧缩场,其反射面实体由多块面板拼装而成.单块面板成形基于"点阵钉模、真空负压、金属蜂窝"精密成形工艺,平均精度达到25μm(rms),拼装后总体形面精度达到40μm(rms).通过优化电气布局、边缘设计和馈源设计,该紧缩场具有优良电性能.给出了该紧缩场在39GHz时电性能实测曲线.      

中国航天科工二院二○三所

正材料电磁参数测量可开展基于平板电容法、同轴/波导传输线法、准光腔法、介质谐振器法、自由空间法等的材料电磁参数测量服务,测量频率覆盖1MHz～110GHz,能够用于校准测试各种透波材料和吸波材料的反射率、透波率、介电常数和损耗角正切等。可根据用户需求定制介电常数测量装置。极化栅网极化栅网由一组平行金属丝在同一平面内等间距排列而成,对极化方向与之平行的电磁波反射,对极化方向与之垂直的电磁波透射。在微波毫米波至太赫兹频段应用广泛,在微波遥感、雷达系统、准光测量等领域中极化栅网用作波束合成/分离器、极化     

吉赫横电磁室（GTEM）的波分析

吉赫横电磁室的主体是一种角锥状双导体同轴结构。为得到内部场分布，应对Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程求解。实现了求解过程，并应用了横向谐振绕射（ＴＲＤ）法进行处理。用自行编制的软件程序实现了场分布的三维图形显示，给出了高阶模截止频率的实算数据。