星载紧凑式波纹喇叭的宽带优化方法

在运用模匹配法和球面波展开法分析和设计紧凑式波纹喇叭的基础上,提出了紧凑式波纹喇叭的宽带优化方法,并以某星载紧凑式波纹喇叭为例,通过仅优化槽深就获得了极低的交叉极化和优良的回波损耗。     

一种太赫兹机电波导开关的设计

针对太赫兹频段卫星通信系统对信号传输及切换的需求,设计了一种工作于114 GHz～173 GHz频段的无间隙C型机电波导开关。首先,采用等效电路理论进行传输线匹配设计,并分析了波导口宽边和窄边错位对电压驻波比的影响;之后,依据导体损耗理论分析了金属壁电导率对插入损耗的影响,并运用HFSS软件对通道长度、表面粗糙度等因素进行参数敏感性分析;最后,提出了一种新型扼流槽加载方式。结果表明：开关的驻波比与弯曲半径成正比,考虑到定子强度及小型化设计,应选择合适的弯曲半径;采用银镀层有利于提高插损指标,且在太赫兹频段,为降低插入损耗,微波通道的表面粗糙度应优于0.8 um。最终,在114 GHz～173 GHz频段,开关的电压驻波比小于1.1,插入损耗小于0.45 dB,隔离度大于80 dB,耐功率为3000 W,满足设计要求。     

超宽带圆片单极天线的改进设计

基于超宽带圆片单极天线,根据实际应用需求,提出了多环单极天线、波浪边缘圆片单极天线和电阻加载圆片单极天线等改进形式,并用仿真法讨论了不同主要结构参数对天线性能的影响,给出了天线的实物模型和实测性能。结果表明:多环单极天线能在保证性能的前提下提高天线的抗风能力;波浪边缘圆片单极天线有效抑制了高端频率,在民用超宽带频段(3.1～10.6GHz)保持了良好的阻抗特性;电阻加载圆片单极天线可实现天线的小型化。这些天线超宽带性能良好,分别可实现低风载、高频抑制、小型化等不同特性。     

变态波纹喇叭

波纹喇叭的研究和应用已日趋成熟。本文介绍了几种实用性较强的特殊形状的波纹喇叭——变态波纹喇叭,可供选择使用。     

微波功率均衡器的小型化设计

文章设计出一种小型化的微波功率均衡器。分析了均衡网络中谐振吸收枝节的特性,并讨论了谐振单元间匹配网络的设计原则与约束。对谐振单元和级间匹配网络的参数进行设定和调整,并利用仿真软件进行优化分析,可以设计出满足目标响应的均衡器。基于该方法,设计了频段为1GHz-2GHz、小型化的微波功率均衡器。     

导弹天线罩连接方式的设计

研究了导弹罩在导弹飞行过程中加热加载的工作情况，提出了罩连接方式设计的主要要求，连接环性能及其选择，胶和胶接要求，给出了典型的罩连接环的设计形式，并简要分析了罩与连接环的胶接强度和连接环胶接质量的检测方法。     

多模式超高斯馈源的设计与分析

针对各类探测器高性能馈源喇叭的需求,对多模式超高斯馈源的理论进行研究,特别是对低旁瓣进行分析。采用波纹喇叭及多节喇叭技术对馈源进行设计,并用全波分析法进行仿真验证。讨论利用级联矩阵理论对多节结构进行优化分析的基本流程。基于仿真结果,综合比较了基于这2种设计技术的馈源喇叭性能的优劣。结果表明:多节结构相对传统的波纹喇叭具有结构简单、旁瓣电平无明显恶化的优势;其劣势在于由于引入多模结构,带宽仍有待提高。采用级联矩阵的优化方法可将结构与模式理论结合,是一种物理概念更加清晰的方法。该研究对于高性能超高斯喇叭的设计和加工有一定的参考价值。     

基于单脉冲跟踪体制的V频段宽带角跟踪 接收机设计与验证

随着高通量通信卫星系统对星间数据传输速率需求的不断提高,星间链路的工作频段将由Ka频段逐渐向频率资源更加丰富的毫米波频段发展。为了满足星间链路对毫米波频段自动角跟踪系统的发展应用需求,给出了一种基于单通道单脉冲角跟踪技术的V频段宽带角跟踪接收机的设计方案。采用LTCC和MCM技术实现了V频段接收组件的集成一体化设计;采用基于IQ正交混频的跟踪调制器结合数字相位补偿的单通道单脉冲角误差信号处理技术完成了宽带输入信号的角误差信号解调。在产品研制基础上,搭建了V频段角跟踪接收机测试系统,测试结果表明该V频段宽带角跟踪接收机可以完成对-95dBm~-55dBm输入信号电平范围内多种宽带数据传输信号的角误差信号解调,角误差信号抖动优于±250mV;表征输入信号电平强弱的AGC遥测电压随输入信号电平的增大而单调递增,各项指标满足V频段星间链路建链需求,为我国后续将要发展的毫米波星间链路系统奠定了扎实的技术基础。     

一种C频段双频OMT设计

在空间技术的发展过程中,为扩大通信容量对信道带宽提出了更高的要求。双频段正交模耦合器(OMT)为空间天线的重要组成部分,文章介绍了一种C频段双频正交模转换器（OMT）并给出了其工作原理,应用商用软件HFSS对OMT进行仿真计算,通过比对仿真值和测试值,发射频段VSWR优于1.3;接收频段VSWR优于1.25。获得了预期的结果。该类型OMT可广泛应用于通信卫星天线中。     

一种3GHz～4GHz平衡馈电紧缩场双极化馈源设计

文章设计了一种工作在3GHz～4GHz的双极化紧缩场馈源。馈源的辐射部分使用四槽波纹喇叭,馈电部分采用平衡馈电技术实现馈源的双极化。同时,为了改善馈源的匹配和交叉极化特性,采用了一种新的馈电探针结构。结合180。混合网络的测试结果表明,与传统的双极化馈源相比,采用平衡馈电技术的馈源具有等化性良好的方向图、静区照射角内具有较低的幅度与相位锥削、低交叉极化、低旁瓣和后瓣等优良的电气性能,在测试环境要求较高的情况下,可用作高性能紧缩场的馈源。     

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。     

基于矩形环加载的UHF频段宽带圆极化天线设计

提出了一种同时提高探针馈电单层圆极化微带天线的增益带宽、阻抗带宽及圆极化轴比带宽的方法,解决了传统单馈点单层微带天线阻抗及圆极化轴比带宽较窄的问题。基于环形贴片行波圆极化辐射原理,通过在辐射贴片上方加载一方环形金属贴片,该贴片内外环与辐射贴片边缘等距设计,可调参数少,增加了天线阻抗及轴比宽带,提高了天线增益,同时实现低剖面应用。基于此方法,设计了一款应用于某型号的UHF频段宽带圆极化天线,并加工实物。实测结果表明：该天线电压驻波比（VSWR）<2的带宽达到17.2%(370 MHz～440 MHz),轴比（AR）小于3 dB的带宽达到8.4%(395 MHz～430 MHz),天线带宽内主辐射增益约7 dB左右。设计方法对提高单馈圆极化微带天线的轻小型化、宽带技术水平具有重大意义,应用前景广阔。     

一种星载V频段接收机的设计

随着高通量通信卫星系统发展,为了获得更多的频率资源,系统工作频段开始向频率资源丰富的Q/V频段过渡.为了满足通信卫星系统对微波接收机向V频段的发展应用需求.文章给出了一种星载V频段接收机的设计和工程实现方法.设计基于多芯片组件技术,通过对毫米波频段电路的精确仿真,将多种功能芯片封装在同一射频管壳中,实现了设备的高集成度;通过对毫米波频段星载接收机的稳定性设计、宽带互联设计等整机集成设计技术的研究,实现了设备的高稳定性;首次使用基于MHEMT低噪声工艺的微波单片集成电路芯片(MMIC)使得设备具备低噪声特性.研制的V频段接收机的工作带宽达到2.5 GHz,是现有通信卫星载荷中带宽最宽的接收机,噪声系数小于3.5 dB,满足系统使用要求.该V频段接收机是Q/V馈电载荷的关键设备,实现了对未来高通量通信卫星重要的技术储备,可广泛应用于各类通信卫星系统.     

适合临近空间通信的Ka/V双频口径耦合天线设计

为了减缓飞行器在临近空间高速飞行时产生的等离子体鞘套“黑障”对其通信影响,根据ITU分配的临近空间3区业务频段,设计了一种在Ka/V双频段工作的口径耦合微带天线。该天线在中间缝隙开一圆孔,通过改变圆孔大小实现双频工作,并组成1×4的天线阵列,实现了在Ka和V两个频段的通信。设计结果表明：在Ka频段的-10dB带宽达到11.33%,V频段带宽达到2.52%,满足其在临近空间3区业务的通信频段。该天线易于实现,结构简单,可为临近空间通信飞行器天线设计提供参考。     

航天器随机振动设计载荷有限频段法研究

针对航天器随机振动设计载荷全频段法往往过于保守的问题,根据随机振动理论,分析了航天器随机振动设计载荷有限频段法的原理;在白噪声基础激励下,比较了有限频段法与位移等效法的设计载荷。结果显示:在单自由度弹簧质量模型下,有限频段法与位移等效法结果基本相同;在二自由度弹簧质量模型及整星模型下,有限频段法要大于位移等效法的设计载荷。以某卫星为例,分析了结构随机振动响应。分析结果表明:航天器不同结构的收敛频率不同,不同方向的位移收敛频率也不同,因此,应根据结构响应收敛频率来确定有限频段法截取频率。     

空间站对日定向装置半物理试验台关键技术

为有效模拟空间站对日定向装置驱动性能受柔性太阳翼的扰动,验证对日定向装置驱动控制性能,采用半物理试验技术对对日定向装置进行地面试验考核。设计超高刚度及运动误差无附加力自适应的半物理试验台,对支撑连接机构和加载单元进行有限元分析与刚度测试;建立大尺度柔性太阳翼的动力学模型,并采用Wilson θ法进行动力学模型的实时数值求解;运用跟踪微分法对对日定向装置低速运行下的角速度和角加速度进行估计;最后通过对半物理试验台的响应精度、加载有效性进行仿真和试验考核,结果表明试验台加载力矩幅值为 0~ 85 Nm、频率为0.01~3 Hz时,绝对精度优于0.85 Nm,相对精度优于1%,从而验证了半物理试验台对太阳翼扰动载荷模拟的真实有效性,可实现对日定向装置的性能测试。     

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。     

C波段5瓦GaAs场效应晶体管功率放大器

研制成一种C波段5W GaAs FET(砷化镓场效应晶体管)四级功率放大器。该放大器工作频段为3.7～4.2 GHz,1分贝点带宽约300 MHz;在中心频率处,饱和输出功率为4.67W,增益大于26dB,总效率约14％。本文还介绍了利用浅漏偏置条件下的小信号S参数代替大信号S参数设计匹配电路的情况。     

Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析

为满足低轨遥感卫星海量数据的高速下传需求,Ka频段双圆极化频率复用数传技术已被逐步应用,而其使用的机械式点波束数传天线对指向精度和极化隔离度有很高的指标要求。文章对Ka频段点波束天线的辐射增益和交叉极化隔离等特性进行了讨论,从工程应用的角度定量研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗、链路余量和链路可用率的影响,重点分析了Ka频段点波束天线在不同指向精度时对不同地面站极化复用数传链路的影响。Ka频段点波束天线指向精度优于1°时,只能满足北京地面站99.0%链路可用率的可靠数据传输,可以满足喀什地面站99.9%链路可用率的可靠数据传输。文章的分析结果可为低轨遥感卫星Ka频段点波束天线的设计与研制提供参考,尤其是可为Ka频段双极化复用数传链路的总体设计和卫星任务规划提供分析依据。     

一种基于波导结构的大功率合路器设计

文章基于对波导结构的分析,提出了一种大功率合路器的设计。波导结构标准的E面T型结能够对功率进行分配/合成,但其枝节的端口响应及枝节间的隔离使得其无法直接用于功率合成/分配。将溅射薄膜电阻后的陶瓷基片引入T型结中,并对T型结的枝节段进行尺寸优化,得到一个端口匹配且隔离度良好的合路器。基于对波导特性、匹配网络理论的分析,设计了一个覆盖Ka频段的功率合路器。