基于四面阵的低成本卫通相控阵天线

本文主要完成了基于四面阵的低成本卫星通信相控阵天线设计,主要用于某机载平台的的卫星通信,利用稀疏布阵、高速开关切换、Ku波段宽带天线等技术,实现了Ku波段低成本卫星通信相控阵天线设计,该方案解决了平面相控阵阵面扫描覆盖范围有限和高成本的缺陷问题。     

卫星通信中相控阵天线的应用及展望

随着高通量卫星、低轨卫星星座的蓬勃发展,受益于规模经济的相控阵天线因其特有的优势,在卫星通信中得到了越来越广泛的应用。针对当前卫星通信系统对相控阵天线性能、形式的具体需求,详细介绍了国内外相控阵天线在中低轨道、同步轨道卫星以及用户终端的应用情况,结合超宽带宽角扫描、高速传输处理、软件无线电通用平台、自适应数字波束形成和低成本集成等关键技术,对卫星通信中相控阵天线的发展趋势进行了展望。     

Ka频段双圆极化相控阵天线设计

设计了一个8×8的Ka频段双圆极化相控阵天线。该天线单元采用正交缝隙耦合馈电的多层贴片微带天线,并由一个小型化宽带3 d B枝节电桥实现双圆极化。为提高天线圆极化性能,依次旋转天线单元,形成2×2双圆极化天线子阵。以天线子阵为基础,扩展成8×8相控阵天线。HFSS仿真结果表明,天线在方位360°俯仰±60°范围内进行双圆极化扫描,轴比小于3 d B,且轴比带宽达30%。该研究结果可应用于卫星通信的双圆极化相控阵天线的设计。     

卫星移动通信相控阵天线研究现状与技术展望

针对目前卫星通信系统对天线性能、形式的需求,回顾了卫星移动通信中天线的发展历程和分类,并详细比较了不同形式低剖面动中通天线的优缺点;特别针对国外的一维和二维有源相控阵天线产品进行了详细介绍,指出了各自产品在具体使用环境中的特点,在此基础上提出了相控阵天线设计的关键技术;最后,对卫星移动通信平台中相控阵天线的发展趋势进行了展望.     

车载光控相控阵天线设计

本文介绍了一种应用于卫星通信的车载光控相控阵天线的关键技术设计,并对天线元、天线阵和光真延时等关键部件进行了仿真,表明采用光真延时技术的相控阵天线具有宽频宽角扫描的特点,可以较好地解决传统相控阵天线无法应用于宽带通信系统的问题。     

用于卫星通信的高增益机载天线

在航空卫星通信中，高增益机载天线是关键技术，许多国家和组织已对空间通信系统作了研究，本文描述了世界第一台相控阵天线的性能，这台天线装在商用飞机上，利用工程测试国际卫星Ｖ号（ＥＴＳ－Ｖ）对其进行了研究和评估。结果表明，相控阵天线可满足航空卫星通信的电气要求和机械标准要求。     

开放式有源相控阵天线系统

为适应新形势下的雷达探测需求,文中提出开放式有源相控阵天线系统架构。与传统意义上的相控阵天线架构相比,其在系统功能、技术研究范畴以及设计灵活性等方面都有很大扩展,可为未来涉及多学科融合的多功能、模块化、可重构及高集成数字化的相控阵天线设计提供系统级的集成环境。     

一种双极化宽带相控阵贴片天线的设计

相控阵天线是由相位来控制波束指向的阵列天线,大带宽、双极化等特性是相控阵天线的特点.L型馈电和孔径耦合贴片天线带宽可达20％,但是一致性差,并且隔离度不高.针对上述问题,文章分析、改进了一种H缝隙的贴片天线并将之应用于相控阵领域,计算和测试结果表明:该种形式的双极化贴片天线完全可以应用于低剖面且具有较大带宽的相控阵天线,具有较大的实际应用价值.     

光控相控阵天线在卫星通信领域的应用前景（特邀）

简要回顾了光控相控阵天线的发展历程,介绍了光控相控阵天线的工作原理,探讨了光控相控阵天线在卫星载荷领域的应用优势。指出高通量卫星超宽带应用和多功能载荷多频段应用是卫星通信的发展趋势之一,光控相控阵天线在大口径、超宽带、宽角扫描方面的应用优势明显。     

共形相控阵天线的应用与关键技术

相控阵天线技术在雷达、通信、电子战、导航等领域获得了广泛应用和高速发展,共形相控阵天线是相控阵天线发展的重点之一。文中讨论了共形相控阵天线在雷达、通信、电子战等领域的广泛应用前景及推动共形相控阵天线发展的主要原因,进而探讨了共形相控阵天线波束形成与扫描的原理及实现共形相控阵天线的一些关键技术。     

星载DBF多波束发射有源阵列天线

 低轨通信卫星大容量、终端小型化要求卫星采用多波束天线技术来实现高增益、宽覆盖.本文针对低轨CDMA通信系统,设计了具有近"等通量"覆盖的平面阵列多波束发射天线,该天线由61微带单元天线阵、61个发射射频通道和数字波束形成网络组成;数字波束成形网络对输入的16个波束信号进行正交化、加权处理输出61路中频信号,由发射射频通道完成上变频和信号放大,最后通过天线阵辐射出去在空间形成期望的16个赋形波束覆盖.文章详细介绍了天线的实现方法和试验结果,通过对16波束发射天线原理样机的测试,结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了天线系统设计的正确性.     

面向高铁卫星通信系统的高性能天线罩设计

设计了一款适用于高铁平台卫星通信相控阵天线的高性能天线罩.该天线罩针对载体应用环境，设计了双向对称、低剖面的气动外形，以满足载体高速双向对开时低空气阻力的要求；同时根据卫星通信相控阵天线波束扫描的特点，设计了变厚度夹层结构，以实现天线罩对任意极化方向的电磁波宽角入射时高透波率的电性能.以Ku频段为例，根据设计结果进行了实物制作和测试验证，测试结果显示在10.5~13 GHz频率范围内，采用垂直极化波和水平极化波分别照射时，天线罩在0~70°的入射角范围内，透波率均保持在80%以上，同时天线罩对相控阵扫描波束的指向误差维持在±0.5°范围内.     

一种宽带双极化波导阵列天线的设计

设计了一种适用于雷达、通信等领域的宽带双极化波导阵列天线。天线的垂直极化信号通过波导阻抗变换直接馈电实现,水平极化信号通过由垂直极化信号馈电、缝隙耦合的方式实现。设计的阵列天线在12 GHz～15 GHz的频带内驻波比小于2,交叉极化低于25 dB,单元增益在带内大于8 dB,波束宽度大于60°。加工天线后实测结果与仿真结果吻合,该种阵列天线既适合固定波束阵列天线,又适合具有相扫功能的阵列天线。     

Circularly polarized self-diplexing array antenna with higher gainoperation

The relationship between the rotation angle of linear polarization for a sequentially rotated circular array antenna and the array antenna gain has been demonstrated earlier, and a multiring array antenna with medium gain has already been proposed by the authors. Using these results, a novel self-diplexing array antenna with high isolation level and higher gain operation consisting of the above-mentioned multiring array is proposed, and the measured results are presented to demonstrate the proposed method of improving gain for both transmit (1.63 GHz) and receive (1.53 GHz) bands in L-band mobile satellite communication     

Polarization matching of wide angle conically scanned phased array beams

Multisatellite communication may require coverage of a segment of the geosynchronous arc as large as60deg. A properly oriented ground station antenna can cover the above segment by means of a beam whose axis traces a conical surface (i.e., conically scanned beam). The antenna consists of two linear arrays feeding an imaging reflector arrangement through a polarization diplexer. This diplexer separates the incoming wave into two orthogonal polarizations without loss. In general, the polarization of the wave reflected by the diplexer does not remain the same as that corresponding to the feed array as the beam is scanned (polarization mismatch). This mismatch can cause an appreciable degradation of the antenna gain when the feed array is scanned in certain directions. For example, a ground station located at Seattle, WA could experience 3.6 dB reduction in gain due to polarization mismatch when the antenna beam is scanned along a60degsegment of the geosynchronous satellite arc. The above polarization mismatch loss can be substantially reduced by the use of two properly inclined polarization rotators. These devices are sufficiently broadband to cover the entire 12/14 GHz satellite communication band. Design formulas for the inclination angle between the polarization rotators are presented. Applying these formulas we have reduced the above-mentioned polarization mismatch loss to less than 0.01 dB.     

卫星通信天线极化校准技术

移动载体上的卫星通信天线由于载体姿态变化、雨衰、多径效应等环境因素引起的极化失配通常会导致通信质量差,严重时甚至无法通信等问题。针对该问题,文中通过对极化域的分析与研究,提出了一种电调极化技术,实现了天线的极化校准。该技术通过控制一对正交线极化波的幅度、相位,可实时进行极化调整,使接收天线的极化状态与发射天线的极化状态相匹配,从而能够最大限度地接收发射电磁波的功率,保证通信质量。经测试,采用该技术校准之后的Ku频段0.6 m动中通天线的交叉极化隔离度可达30 d B以上,可满足卫星通信要求。     

一种新型Ka频段圆极化微带天线设计

提出了一种Ka频段圆极化微带天线的新设计,采用缝隙耦合馈电方式,通过在接地板开L型缝隙实现天线的圆极化工作。对天线阵列进行了仿真优化和加工实测,仿真和测试结果表明了设计的可行性。天线仿真和实测的相对阻抗带宽分别为3.9%和4.2%,仿真和实测的轴比相对带宽分别为2%和3.5%。天线具有良好的圆极化特性,可应用在卫星通信中。     

一种DBF体制卫星接收共形相控阵天线

提出了一种全数字波束合成(digital beam forming, DBF)体制卫星接收共形相控阵天线设计思路.该天线采用半球形共形阵排布方式, 阵元采用双层微带贴片天线实现宽带圆极化.在半球形的布局下, 通过判断卫星信号来波方向在球面上的投影来选择工作的阵元, 形成与来波方向一致的波束, 在全空域(—75°~75°)的仰角内可实现增益起伏小于1.5 dB的波束覆盖; 后端采用射频数字一体化设计技术, 可同时形成多个波束, 实现了一个天线跟踪多颗卫星的能力.最后加工和测试了天线样机, 验证了共形半球阵的波束形成能力.提出的天线设计思路有助于拓展数字波束体制在卫星通信中的应用, 对全空域多波束相控阵天线的研制具有指导意义.     

动载体三轴天线馈源滚动影响分析

船载卫星通信三轴天线采用三轴稳定两轴跟踪体制,分析了船载卫星通信三轴天线跟踪线极化星时产生反极化干扰的原因,对跟踪过程中极化不匹配对通信质量和跟踪性能造成的影响进行了分析,提出了三轴天线反极化干扰的解决方案。理论分析和实际验证表明,该方案能够消除由于极化不匹配产生的反极化载波干扰,提高了三轴天线跟踪和通信的稳定性和可靠性。     

卫星干扰信号转发天线设计

本文介绍了一种高增益卫星信号转发天线,天线阵元采用十字交叉阵子形式,通过宽带功分移相网络实现圆极化,并采用泰勒综合方法优化了阵面方向图.该阵列具备工作频带宽、高增益和低副瓣等特点.仿真结果表明,该阵列天线增益大于12 dBi,旁瓣抑制大于25 dB,轴比小于3 dB,适用于多种卫星导航干扰信号的转发.