反射面天线结构振动下的电性能分析方法

为分析反射面天线结构振动对天线电性能的影响,文章给出一种结构振动与电性能集成建模分析方法,得到从结构振动到天线电性能指向的直接近似关系式,将天线的电性能增益离散至模态空间,并与整星动力学模型结合组成天线结构振动与电性能集成模型,从而可通过求解时域振动模态坐标得到振动过程中反射面天线的电性能增益变化情况,实现卫星天线结构振动到电性能增益的动态变化仿真分析,弥补了当前电性能分析仅可针对天线单次静态结构变形展开的不足。     

第十一讲 遥测自跟踪系统

一、概述随着武器和航天事业的发展,对遥测系统的要求日益提高。对无线电遥测系统则要求精度高、容量大、作用距离远、适应能力强、自动化程度,机动灵活性好。而对空用遥测设备的体积、重量、耗电和可靠性等方面的要求越来越苛刻。同时,从增大遥测带宽、抗多径效应、抗等离子体和火焰衰减、抗外部干扰等因素考虑,遥测频段已由分米波段提高到厘米波段,几个频段同时使用。作为遥测系统的重要环节之一有遥测接收系统,为满足遥测数据容量、作用距离、节省发射功率等要求,必须提高接收机灵敏度,增加接收天线的增益。众所周知,接收天线的增益与天线口径平方成正比,不断地加大天线口径,获得高增益。国外遥测天线的口径一般在5至10米,大的天线口径为24至26米。然而,接收天线波束宽     

航天短讯

日本“月女神”探测器近况“月女神”拍摄的高清晰地球图片2007年9月14日,日本标准时间11时44分,通过探测器传回的信号和数据证实,“月女神”(SELENE)探测器的太阳翼已展开;18时52分,接收到的遥测信号证实,高增益天线已经展开;22时53分,接收到星载照像机拍摄的图像数据,探测器目前状态良好。9月29日中午,开始实施第二次轨道调整。卫星在距离地球约8500km时,启动推进器改变方向和速度。9月29日21时46分,高清晰影像拍摄系统从距离地球约110000km处为地球摄影,而此前人类各类航天器拍摄地球高清晰影像的地点最远距离地球不过340km。从画面可…     

V 频段卫星通信天线捕获跟踪系统研究

随着卫星通信向大容量、网络化发展,Q/ V 频段逐渐应用于卫星通信的星地馈电链路和星间链路。为了掌握Q/ V 频段卫星通信技术,课题开展了频率较高的V 频段卫星通信天线捕跟系统研究和关键单机研制。由于V 频段天线波束窄,天线指向精度要求高,课题选择了程控+自动跟踪的天线指向控制方法,天线捕获跟踪采用单通道单脉冲体制方案。针对V 频段1. 8m 天线,解决了反射面赋性设计、精加工和形面精度测试,馈源小型化、精加工和装配,以及天线增益测试等难题。解决了V 频段单通道调制器芯片电路稳定工作和参数优化方法,实现了低噪声、高增益和高的和差通道隔离特性。在单机研制基础上,搭建了V 频段天线捕跟系统,通过外场捕获跟踪试验,获取了V 频段卫星通信天线捕跟系统关键参数:天线增益大于56dBi,低噪放噪声系数小于4. 2dB,自跟精度优于0. 05°。通过课题研究,验证了天线捕跟系统优良的跟踪性能,突破了V 频段关键单机设备研制技术,为后续型号应用积累了工程经验。     

全金属Fabry-Perot谐振腔天线

为实现远距离微波无线能量传输,发射天线应具有耐受大功率、高增益、低损耗和结构简单等优点。针对以上需求,文章设计了一款全金属结构的Fabry-Perot谐振腔天线。整个天线包含全金属腔体,波导馈口和双层金属栅格覆盖层。覆盖层的尺寸为3λ0 × 3λ0,λ0为对应的工作波长。每一层金属栅格都包含9 × 9个单元。所设计的双层覆盖层可以看作是一种电磁带隙结构,通过优化双层金属栅格单元的厚度和间距,实现了工作频段的宽带化,仿真结果表明其在9.72GHz~10.3GHz之间实现了插入损耗小于3dB的宽频带传输特性。通过电磁带隙结构对馈源辐射出来的微波进行幅度和相位的修正实现增益的提高,仿真结果表明：不加载双层覆盖层时该天线的增益为9.7dBi, 加上覆盖层之后增益提高到了17.76dBi。为了验证上述设计和仿真,加工制作了一款全金属结构Fabry-Perot谐振腔天线,实测结果表明：该谐振腔天线在10GHz实现了17.31dBi的高增益,同时在9.51GHz~11.42GHz之间获得了回波损耗大于10dB的阻抗带宽。     

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.     

用于导航接收机的高线性度可编程增益放大器

针对导航接收机的系统要求,设计一个高线性度、宽增益变化范围由吉尔伯特电路和电流反馈放大电路组成的可编程增益放大器。放大器在SMIC 0.18μm CMOS工艺下实现,增益控制范围为-11dB～40dB,步长为1dB,3dB带宽为60MHz;当输出差分峰峰值为1V时,三阶交调失真在-65dB以下;电源电压为1.8V时,最大功耗不超过3.5mW。     

一种悬架式双频微带天线的设计

为满足某一特定卫星通讯系统的应用需求,提出一种带抛物面基座的悬架式双频层叠微带天线结构模型。层叠微带结构确保天线的紧凑性,外加的抛物面基座改善双频天线的低仰角性能。利用商用软件HFSS,分析双频天线的主要参数并给出结论。仿真与实测结果表明,所提出的天线结构不仅具有良好的双频圆极化性能,而且有较高的低仰角增益。     

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。     

支撑介质对端射长螺旋天线的影响

对于螺旋天线，往往要用到支撑介质，而支撑介质对天线电性能的影响是不可避免的。文章重点研究支撑介质的介电常数、介质厚度等与端射长螺旋天线的增益、半功率波瓣宽度、最大增益对应的谐振频率的关系。并根据介质与谐振频率的关系，提出了抵消介质对天线频移影响的措施。     

日本提出月女神-2探月构想

2007年9月14日，日本标准时间11时44分，通过探测器传回的信号和数据证实，“月女神”（SELENE）探测器的太阳翼已展开；18时52分，接收到的遥测信号证实，高增益天线已经展开；22时53分，接收到星载照像机拍摄的图像数据，探测器目前状态良好。9月29日中午，开始实施第二次轨道调整。卫星在距离地球约8500km时，启动推进器改变方向和速度。9月29日21时46分，高清晰影像拍摄系统从距离地球约110000km处为地球摄影，而此前人类各类航天器拍摄地球高清晰影像的地点最远距离地球不过340km。     

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。     

面向毫米波无线传能的新型高增益微带天线

文章提出一种面向毫米波段无线传能的新型高增益贴片天线。通过在传统的贴片天线上适当的位置周期性地引入短路探针，可将并联电感效应引入到天线中，使得天线的谐振频率升高。于是在同样的频率下，引入周期短路探针结构的贴片天线的尺寸要比不引入探针的贴片天线要大，从而实现更大的辐射面积，提高增益，其电大特性同时使得在毫米波段天线易于加工。同时，由于短路探针短路效应导致贴片边沿阻抗大幅降低，本文采用了嵌套加过渡线的方式改进了馈电结构，使得天线整体呈现良好的阻抗特性。为验证天线的有效性，设计并制作了一副工作频率为26.64 GHz的贴片天线实物。实测单天线的方向增益为11.22 dBi，比不带短路探针的天线高3.2 dBi，并在XoZ和YoZ平面分别实现了36和33度的半功率波瓣宽度。     

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。     

FAADS、FOG-M和光纤

光纤已牢固地立足于商业领域,在许多宽频带点对点远距离通信应用中取代了导线,例如远距离电话线路、电缆电视和计算机网络,光纤技术目前已被飞机系统和下一代导弹所利用.假设从导弹尾部的卷轴中以100cm/s以上的速度放出超过10km的直径为300μm的涂塑光纤,作为导弹和地面操作之间的双向中继线.导弹电视摄像机向地面发送30μm的     

一种新型宽带高增益多模导航天线设计

为了适应多模导航卫星系统的发展，文章设计了一种新型宽带高增益导航天线，能够覆盖北斗B1/B3、GPS L1/L2频段。天线采用折叠电磁偶极子的形式，具有较宽的阻抗匹配带宽。为提高圆极化辐射特性，采用四馈点形式，等幅度、相差90°馈电；端口直接激励到交叉十字形馈电结构，进而耦合到折叠偶极子，辐射圆极化电磁波。天线周围加入调试腔体，可对方向图辐射特性进行调整，且具有宽带高增益的特性。方向图在北斗B1/B3、GPS L1/L2频段内具有良好的一致性。在三维电磁仿真软件ANSYS HFSS中，建立天线的三维仿真模型，并进行仿真计算，在工作频段内，电压驻波比VSWR≤1.5，主辐射方向上交叉极化比不小于40dB，具有良好的圆极化纯度。在整个工作频段内，天线具有低后瓣特性，前后比不小于40dB，且右旋圆极化增益在主辐射方向图±60°范围内，不小于0dB，在多模卫星系统上具有较高的应用价值。     

航天器赋形反射面数传天线的可靠性评估

基于赋形反射面数传天线的功能和性能参数影响因素分析,确定了以赋形反射面数传天线的最大指向角增益作为可靠性特征量;提出了用"在赋形反射面数传天线最大指向角的约束条件下,赋形反射面数传天线的最大指向角增益大于其下限指标的概率"来表征赋形反射面数传天线可靠性的概念;提出了利用天线研制过程中多个技术状态相同的赋形反射面数传天线在相同的测试环境下采用相同测试方法获得的天线最大指向角增益测试数据,进行可靠性定量评估的方法。给出了X频段赋形反射面数传天线可靠性评估的示例,可靠性评估结果比可靠性预计结果更为客观,为航天器天线的可靠性验证提供了技术途径。     

高效宽带喇叭天线的设计

为满足电磁兼容测试对小体积、宽频带和高增益天线的需求,结合宽频带天线的工作原理,设计一种结构紧凑的局部加脊宽带喇叭天线。与相同尺寸的普通加脊喇叭天线相比,其增益提高约1dB～3dB。     

萤火一号火星探测器深空天线设计技术

根据分系统指标需求,对萤火一号(YH-1)火星探测器天线设计进行了研究.给出了天线的功能与技术指标.介绍了对高增益天线、低增益发射天线与低增益接收天线的方案和结构设计.天线测试结果表明三种天线均满足指标要求.分析了材料选用等环境适应性设计.冷热交变、深冷低温及太阳照射等试验结果验证了设计的天线在深空探测环境中的可靠性和适应性.     

超宽带矩形微同轴平面对数周期天线

在宽带电子系统轻量化的需求下,基于MEMS矩形微同轴技术设计了10 GHz～50 GHz的超宽带平面对数周期天线。天线采用三节矩形微同轴阻抗变换实现160Ω到50Ω的宽频带阻抗匹配,并通过矩形微同轴转共面波导进行馈电。为展现微同轴的馈电优势,验证设计的微同轴平面对数周期天线性能,制备了50Ω矩形微同轴传输线和天线实物并进行了测试。实测结果表明,在10 GHz～50 GHz频段内,矩形微同轴传输线传输损耗<0.22 dB/cm,两根间隔0.15 mm的矩形微同轴传输线间隔离度>60 dB。天线实测反射系数<-8 dB,增益>4 dBi,增益波动<1.6 dB。