Ka 波段紧缩场天线的设计

设计了一个Ka 波段紧缩场天线。馈源设计结合角锥喇叭在反射面边缘照射电平下降快与波纹喇叭波瓣宽度宽的特点,通过给角锥喇叭加扼流套的改进设计来实现对反射面的照射。反射面采用锯齿型边缘来降低边缘的绕射作用,并进一步在无法加工锯齿部位贴附三角形吸波材料来减小绕射对静区特性的影响。暗室内采用平面测量结果表明,Ka 波段紧缩场天线静区特性满足设计指标要求。     

宽角扫描赋形对称单反射面天线的优化设计

为满足宽角扫描的要求,基于几何光学理论对一种对称单反射面天线进行了赋形设计。以扫描口径面上射线路径的方差为目标函数,采用Powell方法极小化该函数,最终确定出了反射面的方程、特定扫描角度下的馈源位置以及馈源对反射面的照射区域,实现了天线扫描工作时的最小增益损失和最高口径利用效率。分析结果表明,所设计的单反射面天线在宽角扫描范围内,方向图无大的畸变,增益损失很小,副瓣电平达到了设计要求。本文赋形方法为宽角扫描双反射面天线的赋形设计奠定了基础。     

一种宽带单脉冲赋形反射面天线设计

文中设计了一个新型的双端口馈电共壁喇叭作单脉冲馈源,通过改变喇叭张角和末端形状,产生可利用的高次模TE₃₀,来改善喇叭的辐射特性。该馈源喇叭耐功率高、结构紧凑、易于加工;在30%的带宽范围内可实现期望的和/差波瓣。给出了赋形反射面天线的初步估计方法,应用迭代优化算法设计了一个赋形反射面天线,并应用快速多极子进行了远区波瓣性能计算,计算结果满足指标要求,该设计方法对工程应用具有借鉴价值。     

均匀照射赋形反射面天线设计

为提高反射面天线的照射均匀性，利用波束赋形技术设计一款工作在15 GHz的高性能偏置反射面天线.该天线由一个非均匀有理B样条（non-uniform rational B-splines，NURBS）反射面和一个介质棒馈源组成，NURBS反射面通过物理光学法结合Nelder-Mead优化算法来赋形，从而获得理想的天线辐射场.仿真结果表明，赋形后的反射面天线相对旁瓣电平低于-20 dB，增益在-2.7°~2.7°的波束范围内超过20 dBi，且浮动不超过1 dB.该天线具有结构简单、旁瓣低、增益均匀的特点，在卫星通信等领域具有重要作用.     

基于NURBS建模的椭圆波束赋形天线设计

基于非均匀有理B样条曲面建模,提出一种低剖面椭圆波束赋形天线设计方法。利用馈源喇叭的辐射方向图和主反射面口面场分布函数,对φ=0°面的主副反射面曲线赋形,计算任意φ平面的主副反射面赋形曲线,利用非均匀有理B样条曲面建模技术对主副反射面建模并用全波仿真软件进行仿真优化。仿真结果表明,用该方法设计的椭圆波束天线在12.5 GHz和14.5 GHz时效率分别为67.82％和65.38％,第一副瓣电平均小于-14 dB,该天线实现了低剖面和高效率的优良性能。     

一种重新赋形副反射面的环焦天线设计

首先针对相同口径的环焦天线主反射面通用化需求,对双反射面天线的发展背景和环焦天线优点及赋形机理进行了简要介绍,然后提出了一种在不改变环焦天线的主反射面曲线的基础上,改变馈源照射角和重新赋形环焦天线副反射面曲线的设计方法,最后依据提出的设计方法给出了设计仿真计算,计算结果满足工程需求,避免了天线主反射面重新开模具,实现了环焦天线主反射面通用化,大大降低了天线的生产成本。     

有限扫描反射面天线相控波束重构技术

该文研究一种采用聚焦馈源阵列馈电的反射面天线,相控阵馈源离开焦平面向反射面移动一定距离,位于焦散区,能够增强反射面天线的波束重构赋形能力和有限视角扫描能力。采用改进的投影矩阵法,利用仅相位控制技术,求解相控阵馈源的激励系数,有效综合了聚焦馈源偏置抛物面天线的方向图。对算例的设计达到了采用仅相位技术控制波束指向、波束赋形、旁瓣电平等性能要求,实现了相控阵馈电偏置抛物面天线的波束重构或扫描,并利用商用GRASP仿真软件验证了该文的设计结果,说明了该文方法的有效性。     

一种星载通信混合反射面天线的设计方法

为了使星载通信天线产生1个赋形波束覆盖服务区,同时产生1个固定点波束和1个有限扫描点波束,该文提出一种由2个赋形反射面和3个馈源组成的混合反射面天线。该天线是以赋形主反射面共用为基础,等效为2副单馈源单偏置反射面天线和1副双偏置格里高利型赋形反射面天线,分别产生赋形波束、固定点波束和有限扫描点波束。通过对一副口径为1.2 m的天线各个波束进行仿真实验,赋形波束在Ku收、发频段时波束覆盖区边缘(EoC)方向性系数为27.5 dBi,固定点波束在C收、发频段时天线口径效率高于70%,通过将赋形副反射面及对应馈源横向偏焦实现Ka收、发频段的点波束在服务区内外的扫描。仿真结果表明,该混合反射面天线可实现C/Ku/Ka频段的同时通信任务。     

改善天线旁瓣的副面再次赋形设计

本文介绍了在不改变主反射面轮廓前提下，通过移动馈源相位中心，并适当发迹主副反射面边缘的照射锥削，再次将副反射面赋形的设计原理及方法。     

一种快速稳健的致密焦面阵列馈源设计方法

致密焦面阵列馈源(DFPAF)融合了多喇叭多波束馈源和相控阵列馈源(PAF)的特点,与多喇叭多波束馈源和常规相控阵列馈源相比较,它可以同时提供更多的固定赋形波束进一步拓宽视场。在射电天文、雷达、电子侦察和卫星通信等领域引起了极大的关注。由于其阵列结构与常规阵列馈源不同,导致设计方法也具有特殊性,因此近年来展开了对其设计方法的研究。该文充分利用反射面天线的固有特性,并结合阵列天线理论,提出一种可以快速、稳健地设计致密焦面阵列馈源的方法,给出了设计原理和设计结果,并和最具代表性的多喇叭多波束馈源进行了性能对比分析,为设计致密焦面阵列馈电的大型反射面提供理论和数据参考。     

偏馈抛物柱面型空间功率合成天线研究

用口面场积分方法分析了偏馈抛物柱面型空间功率合成天线.在不同的馈源组阵方式,不同的抛物柱面夹角时,得出最佳的馈源喇叭的尺寸,最佳的馈源轴线指向,和最佳的抛物柱面边缘照射电平.计算偏馈抛物柱面天线的增益因子与抛物柱面尺寸的关系,比较不同的增加天线增益方法的优劣,指出H面喇叭E面阵列作为馈源比E面喇叭H面阵列作为馈源的抛物柱面天线具有更高的增益因子.本文的研究结果用于指导空间功率合成天线的设计.     

一种Ku波段帽型组合馈源设计分析

针对船载小口径天线的馈源设计需求,对一种新型组合馈源的馈电结构进行了模式分析,给出了一个环形口面辐射场的计算方法。通过优化提出了一个Ku频段线极化工作的组合馈源设计实例。经过CST优化仿真,组合馈源的反射板不到3个波长,且在馈源辐射波束半张角为90°时,主面边缘照射电平约为-10 dB。同时由于该组合馈源具有自支撑结构优点,因此非常适合应用于小口径、小焦径比的反射面天线。     

W波段双极化单脉冲天线设计

为了探测目标的极化特性,研制了工作在W波段的双极化单脉冲卡塞格伦天线.天线由主反射面、副反射面、馈源喇叭、正交模耦合器及和差器组成.天线主反射面口径为137 mm,馈源为五喇叭形式,正交模耦合器采用渐变波导匹配方案,和差器通过平面型定向耦合结构实现.通过将馈源喇叭、正交模耦合器及和差器集成设计,减小了连接损耗,压缩了天线纵向尺寸.测试结果表明,天线驻波带宽约3. 7 GHz,极化隔离度优于35 dB,和波束增益大于37. 9 dBi,副瓣电平优于-15 dB,差波束零深优于-25 dB.天线在W波段实现了较好地双极化单脉冲性能.     

Ka波段膜片加载曲线内壁矩形喇叭天线

介绍一种工作在Ka波段曲线内壁矩形喇叭天线,这种天线的辐射结构采用高斯曲线构成的曲面矩形喇叭,在曲面矩形喇叭口加载金属膜片,通过对天线参数的设计优化,在22.5～26.5 GHz频带上方向系数大于15 dB,驻波比优于1.8,E面方向上副瓣电平比主瓣低26 dB以上,对比标准增益角锥喇叭天线测试显示,膜片加载曲面喇叭体积小,改善了传统角锥喇叭的3 dB波束宽度,降低副瓣,结构简单,活动方便,可单做馈源亦可做反射面天线馈源。     

宽角扫描偏置单反射面天线的面赋形设计

为实现宽角扫描,对偏置单反射面天线进行了面赋形设计,减少了天线在扫描过程中所需馈源阵单元的数目,或者说在馈源阵单元数目给定的情况下,赋形工作降低了波束扫描给天线带来的增益损失.赋形工作中,首先根据反射面的初始数据,以双三次B样条函数逼近其初始形状,然后从各预定的馈源位置向反射面发出若干条射线,并采用几何光学(GO)求得这些射线经反射面反射后的方向,最后以这些反射线的方向与各对应扫描方向之间的偏差最小为优化目标,通过Poweu方法对样条函数的插值数据点进行调节,最终确定了赋形反射面的形状.模拟结果表明了文中所述方法的可行性和有效性.     

一种基于共口径的连续视场多波束馈源设计

提出了一种共口径的连续视场多波束馈源设计方法，在满足高交叠电平的前提下，通过利用电小尺寸紧耦合单元的电流连续性实现口径共用，从而获得超过物理尺寸的口径范围.以Vivaldi天线为例验证了其作为反射面高效率馈源的可行性，并总结了在固定反射面交径比和照射角时，这种共口径多波束馈源的设计方法.最后根据15 m天线设计指标要求，设计了一种Vivaldi馈源阵列，并采用差分进化算法对阵列参数进行了优化，在一个倍频程内实现了波束覆盖范围2°×2°的馈源阵列，其口径效率在60%以上，交叠电平3 dB以内，为面向高效率和高交叠电平需求的反射面馈源低成本设计提供了参考.     

介质加载超宽带四脊喇叭馈源

针对四脊喇叭馈源在高频区域照射效率急剧下降,进而导致馈源工作带宽受限的问题,文中提出了一种介质加载超宽带四脊喇叭馈源。研究表明:四脊喇叭中央加载的介质棒能够起到稳定四脊喇叭高频区相心位置和展宽高频区波束宽度的作用,从而将原四脊喇叭馈源的工作带宽从5 个倍频程扩展到10 个倍频程。该馈源反射系数低于-10 dB,用于照射焦径比为0. 36 的10 m 反射面天线,整个频带内天线口面效率高于50%。     

双馈源双偏置结构星载通信多波束天线

为了使星载通信天线产生赋形波束的同时,又能辐射具有扫描特性的点波束满足特殊情形下的通信要求,提出了一种以单馈源赋形反射面天线为基础,利用另一个馈源进行副反射面赋形,补偿主反射面口径相位差的方法,从而形成高效率点波束,并通过副反射面及对应馈源横向偏焦实现点波束扫描的目的。为了检验方法的有效性,仿真实验了一副口径为2.2 m 的赋形反射面天线。实验结果表明:赋形波束在服务区内部的最小增益是30.0dBi,点波束在服务区内部及周边区域扫描时具有比赋形波束更高的增益,因此,所提方法是有效的。     

Ka 波段EBG 天线阵列的仿真与分析

电磁带隙(EBG)天线是一种可以提高天线辐射口径及增益的新型天线,本文首先以FSS 结构作为EBG 反射面,角 锥喇叭作为辐射源,设计了一种可以工作在29.7-30.2GHz,最大增益为23dB 的EBG 天线;其次,研究了7 个喇叭构成六 边形阵列时的阵列特性;最后,将EBG 天线用作单反射面多波束天线的馈源研究了波束的覆盖特性,结果表明,当波束 大小为1.12°时,多波束天线的峰值增益为44.5dB,边缘交叠电平为40.4dB,载干比大于12dB。证明了这种EBG 天线 具有良好的工作性能,为将来小型化反射面多波束天线的设计提供了一种新的思路。     

高效双反射面天线的一种新设计

双反射面高效天线除了要求使用标量馈源外,还要求对反射面进行赋形,目前广泛使用几何光学(G.O)赋形。Wood指出了用绕射理论进行赋形,可得到比G.O赋形更高的效率。对于中小天线(D～200λ)只对副面赋形,效率也有一定提高,但这些方法都是从减小口面场分布不均匀的角度来提高效率。本文提出进一步提高效率的方法,即减小赋形天线的绕射损失;介绍了只对副面赋形的情况。所用原理亦可用于主、副面赋形,但计算与制造都要复杂得多。文中比较了(1)标准双反射面卡氏天线;(2)只延伸副面的标准卡氏天线;(3)延伸副面最佳绕射赋形双反射面天线的理论计算效率和馈源-副面组合的散射方向图,并对后者作了带宽计算。