星载平面相控阵天线相位中心位姿标定方法

星载平面相控阵天线的相位中心是影响卫星成像质量的一个重要参数，针对平面相控阵天线的相位中心在卫星上的位姿标定问题，本文提出了一种标定平面相控阵天线相位中心位姿的方法。首先，建立了平面相控阵天线相位中心相对卫星主基准位姿传递的数学模型;其次，采用暗室测量系统对平面相控阵天线相位中心进行了标定，测得天线本体坐标系下的天线相位中心位置;最后，利用激光跟踪仪和经纬仪精测系统测出了天线相对卫星基准的位姿矩阵。基于本文提出的数学模型，获取了平面相控阵天线相位中心在卫星基准坐标系下的位置与姿态数据;同时，通过试验验证了平面相控阵天线紧固件的拧紧力矩，其对平面相控阵天线相位中心的影响可忽略。该方法对后续确定搭载平面相控阵天线的卫星相位中心工程验证，提供了参考。     

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。     

相控阵天线校准

对使用中的相控阵天线进行校准可能很复杂，而且校准过程很耗时，这将影响天线的使用，也会给系统增加难以接受的额外工作量。本文将要介绍的校准过程应用最大似然算法使测量次数最小化，以减小校准过程对系统的影响，并且可以通过遥控完成这些工作。     

电大尺寸平面数字相控阵外场通道校准测试方法

电大尺寸平面数字相控阵通道校准测试对暗室规模和质量要求极高，扫描架探针移动速度受限导致通道校准的暗室测试时间长达数小时，且长时间测试引起的温度变化会造成通道相位漂移从而导致测试结果不准确。针对存在的问题，提出了一种外场通道校准测试方法，整个阵面中所有通道单次校准测试仅需几分钟，可有效解决由于长时间测试引起的温度变化进而造成的通道相位漂移问题，并通过引入基准通道来解决外场通道校准测试中存在的收发不同源问题。测试方法可有效缩短电大尺寸平面数字相控阵的通道校准时间，提高测试准确性，降低天线测试过程中的时间成本和暗室硬件建造成本。最后，通过某Ka频段电大尺寸平面数字相控阵测控系统的外场测试，验证了方法的可行性和正确性。     

中继卫星轨道倾角漂移对在轨校相影响分析及策略

针对中继卫星轨道倾角在一个较大范围内变化,在轨校相采用天线精确指向标校站后,方位向、俯仰向十字拉偏标定校相码的方法,校相时间长,校相过程中轨道漂移带来的星上天线指向变化会影响校相准确性等问题,文章对轨道倾角漂移引起的星上天线指向变化进行仿真,并分析该变化对在轨校相的影响。以此为依据,对中继卫星角跟踪系统在轨校相方案进行研究,给出了粗校准与精校准相结合的校相策略,将轨道倾角漂移引起星上天线指向变化带来的校相误差降至最小。中继卫星角跟踪系统采用该方案进行相位校准后,在天线半功率波束宽度范围内,方位和俯仰误差信号的极性正确,交叉耦合小于20%,多次执行捕获跟踪任务,均能成功捕获跟踪目标,并且自动跟踪精度优于指标要求,验证了相位的正确性,表明该方案切实可行。     

星载GPS天线相位中心偏差对定位精度影响的试验方法研究

介绍星载GPS天线相位中心偏差的概念,简要分析GPS天线相位中心变化对GPS定位精度的影响,并建立相应的数学模型。利用已有的多台星载GPS天线、载波相位测量方式的星载GPS接收机,进行GPS天线相位中心偏差测试以及接收机绝对定位精度、相对定位精度测试,测量、统计天线相位中心偏差与GPS接收机绝对定位精度和相对定位精度的对应数据,对误差模型进行验证。     

利用互耦合校准相控阵天线

在相控阵天线的制造过程中一般要对其阵列实施一次校准，并且校准需要大的近场或远场天线距离。技术服务公司（TSC）利用阵元间的互耦合特性，对仅用现有的阵列元作为（信号）源就可以精确地校准现代阵列的技术进行了验证。因此用机上自动化程序可以对阵列实施校准和再校准，无须在维护时取出天线。本文讨论了利用互耦合校准的理论，并给出了利用互耦合技术调谐现代808阵元试制天线的成功结果。     

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。     

和差波束测角在电子侦察系统中的应用

和差波束测角精度由于只采用幅度校准精度限制,在电子侦察中一般仅用于反辐射导引头,在更通用的宽带电子侦察系统中则应用较少.首先介绍了和差波束测向的理论基础,然后设计仿真了四种不同的和差波束天线并分析其优缺点,最后针对对周天线进行微波暗室的角度测量.通过幅度相位联合校准机制,提升了测向精度,为该体制天线在通用电子侦察中应用...     

矢量调制器在星载相控阵天线中的应用

精确的相位调制技术是星载毫米波有源相控阵天线最关键技术之一。传统的数字移相器构造较为复杂,尺寸较大,相位调制特性有局限性,不是高工作频段、宽扫描角星载相控阵天线发展的最优选择。文章提出采用单片矢量调制器来代替数字移相器及数字衰减器,利用电压来控制矢量调制器的相位调制,提高了相位调制性能,同时具有结构简单、尺寸较小等优点。在此基础上设计了星载毫米波段有源相控阵天线,并且实现了精确的二维波束扫描功能,验证了矢量调制器在星载毫米波有源相控阵天线中应用的技术可行性。     

C频段的“推扫式”卫星扫描天线

该设计结合科研实际需求,研制了工作在C频段的“推扫式”卫星扫描天线。首先,从“推扫式”卫星扫描天线的原理出发,对所需要的环焦反射面进行了优化建模,提出一种新型扇形反射面圆角化的方案,并针对密集馈源阵进行分析。通过计算得到了馈源的位置坐标,在仿真软件GRASP中构造反射面天线的整体模型。为了使密集馈源阵的主波束满足设计指标,设计了遗传算法优化合成后的波束来实现对主波束的优化,通过改变馈源阵的幅相值以达到天线方向图的设计要求,利用仿真优化得到了C频段中心波束达到设计指标所需要的馈源阵规模。最后,对整体模型进行了加工组装。使用近场测量的方法在微波暗室中对天线进行测试,测试结果表明天线波束宽度为0.6°时,主波束效率为98.17%,大于98%,满足设计要求。     

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。     

新型大尺度空间微波功率发射阵列的考虑

以空间太阳能电站为应用代表的微波功率传输系统中,微波功率发射阵列是其中的核心组成部分。为保证特定传输距离限制下的波束收集效率,目前国际上多种空间太阳能电站方案中收发天线口径都达到了km级以上。在空间构建大尺度的微波功率发射有源相控阵,面临的主要问题有：发射阵列电性能的高要求、发射阵列折叠状态的总体积限制、大功率发射阵列的热控问题。针对这些问题,文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列的一些研究及设计考虑,主要包括大尺度阵列同源分发倍频的频率分配方案;高效率高集成功率发射组件技术;大尺度阵列相位同步与误差自校正技术;低剖面天线结构及型面误差补偿技术;大型天线3D打印在轨建造方案设想以及空间微波功率发射阵列热控新思路等。文章提出了新型大尺度空间微波功率发射阵列3个方面的6个主要问题,可为空间太阳能电站系统提供可优化、开放性的设计与发展思路。     

引信半实物射频仿真中的近场效应

对引信半实物射频仿真中的近场效应进行了研究。建立了引信射频仿真中阵列单元天线在引信天线上产生球面波的相对幅值与相位,以及锥削的解析式。推导了球面波条件下引信射频仿真阵面曲率半径的计算公式。研究认为：若参试引信天线参数不满足球面波条件的计算公式时,须对近场效应的锥削进行修正。     

相控阵天线波束指向的近场测试方法

针对大扫描角度相控阵天线平面近场测试波束指向偏差大的问题,分析了原因,提出了一种简单可行的利用平面近场精确测试相控阵天线波束指向的方法。     

一种宽频带圆极化微带天线的设计

设计了一种宽频带圆极化微带天线。其结构为双层介质与空气层结合,辐射贴片为单个圆形金属片,通过电容耦合馈电的两个圆形金属片与威尔金森功分器相接,功分器的两个端口输出的功率幅度相同,相位相差90°。天线的3dB极化带宽为56%,VSWR<2的驻波比带宽为64%,增益在52%的带宽范围内变化在1dB以内。天线的远场方向图极化特性在35%的带宽范围内较好。     

天线组阵中基于SUMPLE算法的故障天线分析

在大规模天线组阵中,故障天线所引入的噪声会增加阵列的合成输出损失,而在低信噪比下难以用信号检测算法判断组阵天线是否存在故障。针对该问题,在分析故障天线对信号合成影响的基础上,本文提出一种基于SUMPLE算法的权值幅度修正方法实现天线增益分析,并分析了修正因子对降低故障天线影响的有效性。理论分析与仿真结果表明,权值幅度修正算法能明显降低故障天线的权值幅度,减少了合成增益损失,有利于在大规模天线组阵中故障天线的检测,具有重要的工程应用价值。     

双极化天线阵列抗干扰性能研究

现代战场的电磁环境十分复杂,这使得卫星对导航抗干扰接收机的鲁棒性需求变得更为迫切。极化敏感阵列是一种利用极化信息增加信号处理维度的技术,应用在导航领域可以改善接收机抗干扰性能。本文研究了双极化阵列在复杂电磁环境下的抗干扰效果,理论分析了信号模型与双极化阵列原理,通过HFSS对阵列天线进行有限元仿真获取各阵元的幅度相位信息,利用幅相信息合成导向矢量,在MATLAB中对普通阵列和双极化阵列抗干扰能力进行仿真。为验证理论仿真的可行性,研制了双极化阵列原理样机,在暗室环境采集数据并分析信号与干扰的输出功率。在外场进行的收星定位测试中比较了普通阵列与双极化阵列的定位结果。仿真和实测的结果表明,双极化阵列能抑制超自由度干扰,且对低仰角干扰有较好的鲁棒性。值得注意的是,双极化天线在保持接收机小型化的同时表现出较好的鲁棒性,为接收机小型化提供了可行的解决方案。