一种星载平面螺旋天线的小型化设计方法

探讨了某星载背腔式平面螺旋天线的小型化设计方法。通过螺旋线传输段进行蝶形加载;辐射段和截止段进行曲线锯齿加载;改善了螺旋天线的低频和高频特性,克服了传统阿基米德螺旋天线臂长、传输损耗大、效率低的缺点,增加了螺旋曲线的有效长度;通过合理设计天线的反射腔高度,提高了天线的增益。对背腔式平面螺旋天线各参数进行了综合优化设计,研制出了具有小型化、宽频带、高增益等特点的复合加载平面螺旋天线实物样机,并进行了测量,结果表明,所设计的天线在带宽为5∶1工作频带内具有良好的阻抗和圆极化辐射特性,与传统螺旋天线相比,天线的几何尺寸要远小于同频带的平面螺旋天线。     

一种小型S波段无源相控阵天线及其在小卫星上的应用

为满足卫星平台小型化、低功耗、高集成度设计要求,提出一种新型的小型化S波段相控阵天线,用于卫星与中继星返向测控链路建立。通过优选体积小的四臂螺旋天线为天线阵元、对天线阵列规模和间距进行优化设计、优化天线波束区域划分、采用新型时延网络代替传统移相器、在单片集成芯片上实现复杂波控算法等多项关键技术,设计并实现了一个小型化、高增益、低功耗的无源相控阵天线。实测数据表明,该相控阵天线在波束覆盖范围内阵列增益可达7d Bi以上,天线阵列重量仅250g,在达到相同发射EIRP指标条件下,对整星功耗需求仅为采用传统中继发射天线时的40%。     

用于有源诱饵的小型化天线

根据目前天线研制情况,对用于有源诱饵的小型化天线作了一些探讨。介绍了可供诱饵在不同的条件下使用的两种类型的天线:平面螺旋天线(及其变态形式)和微带天线(包括微带天线阵)。     

小型化超宽带H面脊喇叭端射天线

超宽带天线技术是实现射频孔径综合的关键技术之一,适用于解决大型电子信息系统中采用多个天线带来的布局困难、互相干扰等问题。本文设计了一款具有端射特性的小型化超宽带H面脊喇叭天线。天线通过加载指数型脊结构,降低了矩形波导的截止频率,从而大幅展宽了天线工作带宽。同时,通过在喇叭口加载单曲面形介质透镜,改善了辐射口面上相位不均匀的问题,进而显著提高了天线的端射增益。该天线结构紧凑,其尺寸仅为0.57λ_L×0.45λ_L×0.11λ_L,可覆盖0.8 GHz～18 GHz的超宽频带,且交叉极化优于30 dB。该天线剖面低、结构稳定、易于加工,可直接安装于金属结构上,易于与载体集成。通过与同类型端射天线相比可知,该天线在小型化和电性能两方面都具有优越性。     

一种Ka频段宽带宽角扫描微带天线

针对低剖面微带天线带宽窄的问题,设计了一种高度仅为0.11λ₀的双层贴片开槽微带天线,通过双贴片同时馈电的方式,展宽了微带天线的带宽,实现了驻波带宽达到17.9%。经过HFSS (High Frequency Structure Simulator,高频结构仿真器)设计仿真结果表明：该天线单元具有良好的阻抗匹配特性,驻波带宽在17.9%,增益为5.89 d B,符合宽带天线的标准。将该天线单元组成6×6阵列,通过仿真分析得出,天线在31.0 GHz～36.5 GHz频带范围内VSWR(电压驻波比)≤2,相对带宽达到16.4%,增益达到20.28 d B,-60°～60°扫描范围内具有良好辐射特性。该天线具有小型化、易于集成、制造简单等优点,可用于多种通信系统中,应用前景良好。     

有源相控阵雷达天线冷却技术研究进展

有源相控阵天线的小型化、高集成发展带来了严峻的散热挑战，天线阵面的高热功耗和高热流密度已成为制约天线电性能的瓶颈。文章对国内外公开报道的相控阵天线冷却技术研究进展及未来的发展趋势进行综述，总结相控阵天线常用冷却方法的优缺点及适用范围，并对相控阵天线冷却方法的选择进行分析，以期为相控阵天线热设计人员提供参考。     

小型化圆极化收发天线设计

文中论述一种小型化的宽波束、双频双圆极化收发组合天线。天线采用微带天线形式 ,由接收和发射两部分组成 ,两部分集成在一个矩形结构上。该天线增益大于 0 d B的波束宽度在 1 40°以上 ,结构简单、成本低     

螺旋天线大功率耐受通用设计方法

螺旋天线重量轻,圆极化性能好,在卫星上得到了广泛的应用,尤其是近年,随着多波束天线的发展,螺旋天线做为馈源阵中的阵元天线受到了广泛关注。多波束天线的特点是可以动态分配功率到每个阵元,以期得到预想的波束。在功率集中模式下,某个阵元可能传输较大的功率,如果阵元使用螺旋天线,必须对其大功率耐受特性进行分析研究,保证其能在大功率下正常工作。文章通过理论推导,指出了影响螺旋天线大功率耐受特性的因素,并根据试验结果与仿真相结合的方法,给出了螺旋天线抗大功率耐受设计的方法,设计的螺旋天线通过了大功率试验考核。     

具有特殊方向图的小型化锥面共形微带天线阵

文章研究了具有特殊方向图的小型化锥面共形微带天线阵的设计方法,讨论了实现天线小型化的方法,调整了矩形微带贴片的辐射模式,使其能够实现天线垂直面方向图偏向共形体的底部,研制了天线样机,并对天线样机进行了测量。测量结果表明此微带天线阵具有很好的共形及小型化特性,并且实现了天线的辐射方向图向共形体的底部的偏置。     

基于多数字处理器的平板天线伺服控制系统设计

平板自跟踪天线系统以其体积小、功耗低、运输使用方便等优点而具有广阔的应用前景。设计一种具备自动跟踪功能的高集成化平板天线伺服控制系统,伺服控制器以DSP+FPGA架构为控制核心,通过集成Rabbit Core网络模块实现伺服控制系统与监控计算机的通信,最后将伺服控制器和伺服驱动器设计安装在自跟踪天线座内部,实现伺服系统的集成化。伺服系统的设计与实现有助于测控设备的小型化和多目标测控任务的执行,具有一定的工程实用价值。     

超宽带螺旋天线的小型化设计

介绍一种新型的螺旋结构天线,将平面等角螺旋天线与锥面螺旋天线结合起来,采用渐变式的巴伦平衡馈电。相比传统的平面螺旋天线,针对同样频带宽度的天线设计,这种混合型螺旋天线体积更小。利用Ansoft HFSS电磁场仿真软件对天线进行建模和仿真计算,并结合仿真结果实际制作了该螺旋天线,给出了实测结果,表明天线可以在工程实际中应用。     

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。     

反射面背射螺旋天线设计

介绍了一种反射面背射螺旋天线,其反射面口径仅有几个波长,通过采用新型背射螺旋天线作馈源,成功解决了小口径反射面天线效率低的难题,实现了高达75％的口面效率。该天线体积小、重量轻,已成功应用于嫦娥一号卫星机械转动定向天线。文章对该天线的设计、仿真计算和实测结果进行了综述。     

小型化抗干扰导航天线研究

为解决卫星导航系统中接收机容易受到干扰进而失锁的问题,针对抗干扰阵列天线展开研究。考虑到弹上、箭上等应用环境中空间非常紧凑,提出导航圆极化天线的小型化和展宽轴比波瓣宽度的新方法,通过在贴片上开槽和加载容性贴片的方式,将天线尺寸缩减至0.18?0?0.18?0,同时天线的3-dB轴比波瓣宽度超过120°。在此基础上设计了13阵元阵列,结合基于线性约束最小方差准则的抗干扰算法,通过电磁仿真进行验证,仿真结果表明,设计的基于小型化圆极化天线的导航天线阵列对空间中不同来向的干扰信号具有显著抑制效果,可以应用于各种抗干扰导航系统中。     

半球面螺旋天线宽带特性研究

采用螺旋基函数和检验函数的矩量法分析了单臂半球面螺旋天线和双臂半球面螺旋天线的驻波、增益及方向图等特性.结果表明,单臂半球面螺旋天线阻抗带宽窄,频带内增益起伏较大,天线的方向图带宽较窄;双臂半球面螺旋天线具有较宽的阻抗带宽和方向图带宽,工作频带内增益变化不大,该天线在军事卫星通信领域具有广阔的应用前景.     

星间链路中天线扫描及初始位置处理技术

文章对星间链路中天线的扫描捕获技术进行了理论分析和仿真研究，通过对几种扫描方法进行分析，设计了恒线速度的螺旋扫描策略，并提出了一种新的天线初始角度在螺旋扫描中的处理算法。     

一种新型超宽带小型化天线的仿真研究

在电子情报侦察领域中,机载和地面电子侦察设备都遇到低端测向天线阵中单元天线尺寸过大的问题,制约了电子侦察设备的发展。提出一种小型化对数周期天线,通过采用传统对数周期天线与分形几何学相结合的方式,有效地缩减了天线的几何尺寸。建模仿真结果表明,天线性能与同频段传统对数周期天线相同,而天线的几何尺寸只有传统对数周期天线的40%,能够很好地解决电子侦察设备低端测向天线阵单元天线尺寸过大的问题。     

箭上电磁环境检测接收天线研究

针对目前运载火箭舱内电磁环境愈发复杂且没有有效的测量手段的问题,研制了一种超宽带无源小型化接收天线。该天线采用多个整形单极子的方式拓展带宽并达到小型化目的。接收天线的测量频率范围覆盖500 MHz～6 GHz,尺寸约为60 mm×60 mm×100 mm。通过加入低噪声放大器,使可测量的最低电场强度不高于1 mV/m。由于多个整形极子天线存在相互干扰情况,因此接收天线在频率响应上与理论值存在差异,该差异可以通过校准进行消除。通过数值仿真和样机试验测试,该天线系统的测量能力良好,符合设计预期。将该接收天线应用装载在运载火箭舱内,可以对目前已知的箭上无线系统发射频段进行有效测量,对飞行过程中箭上真实电磁环境的确认、舱内电磁兼容设计、箭地无线链路设计具有重要作用。     

一种低剖面平面螺旋天线的设计

文章提出了一种低剖面平面螺旋天线的设计方法,用金属反射板代替传统的λ/4反射腔来实现螺旋天线的单向辐射,并在螺旋末端接以阻性负载,以改善天线的电性能。实验结果表明,对于工作频带为1.3GHz~2.1GHz的四臂平面阿基米德螺旋天线,在保证天线特性的前提下,整个天馈结构的厚度减小至17mm。     

一种新的螺旋天线辐射预测的简化模型

为了准确预测螺旋天线的电磁辐射特性,提出一种新的简化模型进行计算,将螺旋天线复杂的三维曲线简化为一系列通过集总元件相连的小段导线。采用简化模型对9组不同形状螺旋天线的输入阻抗和天线方向性图谐振频率进行分析和仿真,计算的最大误差仅为4%,而且减小了约90%的计算资源消耗。进一步对某手持移动设备的天线进行仿真计算,简化模型的输入阻抗计算值与实际测试值相差很小,在谐振频率点上误差只有1%;在水平和垂直方向上,简化模型的天线方向性图与实际测试结果基本重合。