基于SIP的Ka频段高集成度有源相控阵天线设计

卫星有效载荷系统逐渐开始采用相控阵天线作为收发装置,由于卫星的体积和重量受限,星载相控阵天线必须朝小型化、轻量化方向发展。传统砖块式架构的ka频段64元相控阵天线的剖面高度约60~80mm,重量约2kg。近年来,研究人员从设计、工艺和加工等不同方向探索和研究了瓦片式的相控阵天线,期望能从设计和加工方法上减小相控阵天线体积和重量,从设计方法入手,研究了一种基于系统集成封装技术的有源相控阵天线,该天线的辐射单元材料采用微带介质板,相较于其它形式的辐射单元具有更低的剖面高度,微波射频电路被封装到低温共烧陶瓷基板内部,射频走线与辐射单元平行布局,通过高集成化设计将微波电路和天线辐射单元进行一体化组装,与传统砖块式架构的相控阵天线相比,在具有相同辐射口径的前提下,设计的天线剖面高度缩减到30mm,重量减小到1kg,工作在Ka频段,波束扫描宽度达到±60°。满足了减小相控阵天线体积和重量的要求。     

Ka频段相控阵天线单元互耦的研究

由于互耦效应的影响,相控阵天线单元的辐射特性、阻抗特性都将发生变化,输入阻抗的变化会引起辐射单元与馈电网络的不匹配,造成信号功率的损失,严重时会导致相控阵天线扫描时出现"盲点"效应,使得天线不能正常工作。研制出含EBG栅格结构的相控阵天线阵面,测试结果表明采用该结构能够减小相控阵天线单元间的互耦。     

星载反射器天线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描,可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计;其31单元辐射阵和波束形成网络的制作;通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后,证明可实现42dBi以上的覆盖增益,波束隔离达20dB以上。     

宽角扫描相控阵天线有源阻抗的计算

在进行相控阵天线设计时,需要辐射单元间互耦进行分析与计算,采用小阵试验的方法来进行相控阵天线有源阻抗匹配比较耗时、费力。文章介绍了一种比较实用的相控阵天线有源阻抗匹配计算方法,并利用HFSS软件给出了两个仿真计算实例和试验验证结果,具有重要的参考价值。     

星载反射器无线用相控阵馈源的电气设计与制作

采用偏焦相控阵馈电反射器天线能实现电子波束再形成与波束扫描，可搭载在静止轨道卫星上用于移动卫星通信。本文介绍了这种相控阵馈源的电气设计；其31单元辐射阵和波束形成网络的制作；通过实验和分析验证了相控阵馈源电气设计的适当性。把这种相控阵馈源与口径13m的反射器天线组合后，证明可实现48dBi以上的覆盖增益，波束隔离达20dB以上。     

相控阵天线幅相校正的简单方法

文章介绍了对相控阵各个单元信号的初始相位及幅度进行幅相校正的简单方法——旋转矢量法。在测量中仅涉及幅度测量而没有相位的测量,大大减化了测量的复杂性与难度。文章进行了计算机的仿真计算,结果证明采用该方法可以有效地改进天线的辐射性能。     

基于子阵级非周期的有限扫描阵列研究

对基于子阵级非周期的有限扫描阵列进行研究,采用数值仿真和遗传算法对基于不同子阵规模的非周期阵列进行优化设计,分析4?4和2?2两种子阵规模对接收多波束应用中伴随波束方向图的影响,研究表明子阵规模过大会引起伴随波束方向图的旁瓣抬升,通过减小子阵规模可以避免该问题,论证了设计的基于2?2子阵的非周期八角阵可应用于有限视场扫描相控阵中。     

扫描波束缝隙阵列天线方案设想

扫描波束缝隙阵列天线是一种相控阵天线,采用寄生振子实现波导缝隙天线的圆极化辐射,全金属结构可以承受恶劣的温度环境。每副天线可实现±45°一维扫描,两副天线组阵再辅以卫星自旋,可以实现全空间覆盖。此天线的优点是扫描范围宽、重量轻、结构紧凑和能在极端温度下工作。文章介绍了该天线的技术特点、方案设计和仿真分析结果。     

一种基于移相插值方法的相控阵列天线波束形成网络

文章提出了一种移相插值网络方法,可以有效降低大型相控阵列天线馈电网络的复杂性;然后基于该方法设计了一种相控阵列天线的波束形成网络;最后对13单元的一维线性阵列和19单元的面阵进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种用于星载多波束相控阵的稀疏阵列

现有的技术较难满足星载多波束相控阵天线射频前端的通道间距，已有的研究工作大量集中在提高射频电路和芯片的集成度，提出采用稀疏布阵的方式来增加天线单元的平均间距，从而缓解现有技术条件下的高密度集成难题。设计了Ka频段八波束相控阵天线的稀疏布阵阵面，首先采用遗传算法优化设计64元稀疏子阵，子阵增益在±60°扫描范围内大于18.6 dB，该子阵沿4个象限镜像对称，便于高效设计将不规则分布的天线单元端口与规则排布的R组件端口进行互连的带状线转接板，然后随机旋转、平移36个子阵拼接成全阵，在一定程度上打乱子阵分布均匀性，以起到栅瓣抑制的作用。该方法具有简单、高效、快捷的优点，稀疏阵列的设计结果基本能满足工程应用需求，适用于星载多波束相控阵。