星载反射阵天线应用现状与发展趋势

反射阵天线具有平面结构、低成本、易于展开、灵活的波束形状等优点,兼具反射面天线和相控阵天线的若干优点.随着配备反射天线的ISARA、MarCO等立方体卫星相继成功在轨验证,反射阵天线的技术成熟度得以提升并且逐渐获得航天应用领域的认可.反射阵天线正在成为一种非常有潜力的高性价比星载天线形式.首先简要介绍了反射阵天线的基本原理、技术特点以及研究历程,其次重点介绍了星载反射阵的论证案例与在轨演示验证试验,最后归纳总结了星载反射阵天线未来的发展趋势,为我国后续开展星载反射阵天线技术应用提供技术参考.     

平面反射阵天线扫描特性的研究

对缝隙耦合平面反射阵天线的扫描特性进行了研究,给出了以弗洛盖模求解平面反射阵反射相位的理论思路。通过模拟计算得到了缝隙耦合微带贴片单元的反射相位曲线;计算了16元平面反射阵对平面波的波束扫描特性;具体设计了30个单元的平面反射阵天线。仿真结果证明平面反射阵天线可以实现±40°波束扫描。     

基于Pillbox结构的W波段电扫描反射阵天线设计

设计一种基于Pillbox结构的W波段电扫描微带反射阵天线,它由加载在双平行板(pillbox)内部的角锥喇叭馈源和微带阵列天线构成。采用1×2缝隙耦合微带作为反射阵元,利用HFSS软件集总RLC边界条件设置等效电路模型,实现了加载PIN二极管的微带阵元建模。通过切换PIN二极管的偏置状态,在94GHz频率处实现了1bit数字移相。整阵仿真结果表明,设计的Pillbox反射阵天线在92GHz~96GHz频段内,可实现±40°一维扇形波束电扫描,扫描状态下全频段反射驻波比小于1.8。     

用于太阳能电站的一种分布式功率放大反射阵天线

分布式功率放大可用于提高反射阵天线的有效全向发射功率（EIRP）。为了达到实验验证的目的,设计并制备了12×12个单元的C波段反射阵天线,单元采用正交H形槽的孔径耦合贴片结构,并集成了功率放大器以有效提高天线EIRP。对单元进行了仿真计算,频率为5.8 GHz时,在不同的微带线长度和不同的斜入射角下,单元的反射系数低于-10.0 dB,隔离度优于31.8 dB。反射阵天线样机测试结果显示,天线具有较好的辐射方向图,有源增益为37.4 dBi,方向性系数为27.3 dBi;非线性性能测试结果表明,1 dB压缩点输入功率为24.8 dBm,测量EIRP可达61.2 dBm。     

智能结构的梁有限元模型

本文详细阐述了含压电传感器和执行器的智能结构梁单元模型的建立过程，并以双压电晶片悬臂梁为例，检验了所提模型的精度。     

一种双层微带反射阵天线单元设计及应用

微带反射阵单元是组成微带反射阵的基本元素,其性能的好坏直接影响整个阵列的性能。针对微带反射阵天线带宽窄的问题,设计一种双层结构的圆环单元,研究不同结构参数对单元相位曲线的相移范围、平滑度以及谐振点位置的影响,并设计一个49单元的微带平面反射阵。仿真结果表明,此阵列频带宽,增益高,具有一定的工程应用价值。     

一种S频段双圆极化相控阵子阵天线设计

针对航天多目标测控领域中的相控阵天线,设计了一种工作在S频段、尺寸为116 mm×116 mm×16 mm的双圆极化微带相控阵子阵天线.天线采用探针接触和电磁耦合两种馈电方式实现宽频带,通过90°极化电桥实现左、右旋同时双圆极化,通过合理布设金属化接地孔提高阵元间隔离度.研究结果表明,相控阵子阵天线在工作频带内的回波损...     

一种轴对称平面反射阵天线的布阵方法

为了减少星载平面反射阵列天线设计所需的庞大计算量,提出了一种基于菲涅尔原理的新的天线布阵方法,该方法通过多种菲涅尔相位环带实现相位补偿,每一环带所用贴片单元一致。在此基础上设计了工作频率为94GHz,由4种菲涅尔相位环带组成的平面反射阵列天线。通过仿真计算,证明该方法合理有效,可应用于星载轴对称平面反射阵天线的设计。     

基于综合观测器的执行器过程故障量精确诊断

执行器的非线性与输出不可得在一般复杂动力学系统中具有典型性,而其过程故障量的精确诊断是个前沿难点问题.针对该问题,研究一种面向控制系统和执行器的综合观测器方法.提出一种适用于带有非线性执行器复杂系统的新型自适应观测器方法,可克服输出量不可直接获得的条件限制,实现故障诊断并获得执行器真实输出估计;基于执行器输出估计与控制器输出量,采用扩张状态观测器实现过程故障量精确估计,从而为主动容错故障调节提供诊断依据.以卫星姿态控制系统飞轮摩擦力矩增大这一典型非线性执行器故障的过程故障量精确诊断为应用实例验证了本文方案的有效性及优越性.     

一种基于反向阵的多点源交叉眼干扰实现方法

传统两点源交叉眼干扰技术对干扰信号幅相控制精度要求高,且干扰效能易受搭载平台振动等环境因素影响,难以实际工程应用。研究并提出了一种基于反向阵的多点源交叉眼干扰实现方法。通过采用多天线单元阵列提高系统自由度,降低了幅相控制精度要求;利用反向阵天线的方向自回溯特性,自动弥补了波程差引起的相位差;采用收发分开的天线阵列,实现了真正意义的同时收发,且降低了干扰环路的设计复杂度,易于工程实现。