一种Ka频段多波束天线设计研究

针对临近空间飞行器测控的需求,提出了一种Ka频段多波束天线。分析了天线的实现形式,讨论了偏馈馈源位置与覆盖区域的关系、焦径比对偏馈波束性能的影响以及副面大小对偏馈波束性能的影响。从中总结了规律,对天线的优化设计有一定的指导意义。     

Ka频段下多波束卫星通信的资源分配

建立Ka频段多波束卫星通信系统模型,提出基于信干噪比（ SINR, Signal to Interference plus NoiseRatio）的功率和载波资源联合自适应分配的算法。对提出的联合分配算法和传统的固定分配算法下通信系统的功率增益、通信满意度、频谱效率性能指标进行仿真以及对比。仿真结果表明,功率和载波联合分配算法的功率增益、通信满意度、频谱效率的值都有所提高并且明显优于传统分配算法,为多波束卫星通信系统资源分配的研究提供一定的理论基础。     

Ka频段宽带双口双模馈源设计

针对卡塞格伦天线系统对馈源的要求,设计了一种Ka频段双口双模馈源,可与X频段馈源组合成体积较小的双频段馈源。采用圆环状的和差比较器结构,降低了双频段馈源的体积,通过添加过渡阶梯、圆柱销钉与金属调配板等设计,改善了双频段馈源的性能。测试结果表明,在绝对带宽2 GHz范围内,S和口、E差口与H差口驻波比均小于2,3个端口间的隔离度均大于25 dB。测试频率的和方向图在±60°时的归一化增益均在-14~-20 dB范围内,初级归一化和方向图的对称性较理想,差方向图的零值深度均小于-25 dB,满足卡塞格伦天线对馈源设计的指标要求。     

一种Ka频段多波束天线的工程实现

针对近空间飞行器测控的需求,设计了一种Ka频段的宽角覆盖多波束天线。采用方喇叭作为馈源,通过馈源的横向偏焦,实现反射面天线的宽角覆盖;最后,仿真并研制了原理样机,进行了测试。测试结果表明,该多波束天线覆盖了±1.5°以上的空域,且在覆盖区内的增益差小于1.8 dB,实现了对探测空域的宽角高增益覆盖。样机的研制成功为后续的工程优化提供了重要的设计参考。     

星载Ka频段波束赋形波纹喇叭天线设计

提出一种具有稀疏波纹结构的波纹喇叭天线,仅有2圈波纹,结构简单,易于设计加工。通过对天线参数的设计优化,可实现平顶波束赋形,在±40°的波束赋形范围内增益优于5 dBi,天线副瓣优于-30 dB,整个工作频段内驻波比(VSWR)优于1.8,适用于高轨卫星星间通信。通过对一个Ka频段样品的加工、测试和结果比对,验证了该设计方案的正确性。     

基于多波束抛物面天线的高动态目标角捕获

为了解决临近空间高动态目标的角度引导捕获问题,提出了基于多波束抛物面天线的高动态目标角捕获方法与基于质心求解的目标指向成像技术.对于系统检测概率、检测时间进行了理论分析与仿真验证,指出理论分析结果与实际系统存在不一致性.搭建了简化的中频测试平台,对不同信号形式进行了测角成功概率的测试,为遥外测综合测控自跟踪系统的建设提...     

Ka频段高通量卫星地面关口站13m天线馈源系统设计

本文介绍了新一代高通量卫星通信系统下,13m Ka频段地面关口站天线馈源系统的设计实例。经过开发设计,得到一款高性能、免调试、模块化的天线馈源系统,具有良好的驻波、轴比、损耗、隔离特性。文末给出天线系统和馈源网络的实测结果,该天馈系统目前在全球Ka频段关口站系统中投入使用达30余台套,由于优良的电气和结构性能,深受用户好评。     

Ka频段多点波束卫星通信系统发展趋势分析

Ka频段多点波束卫星通信系统有星座组网、全球覆盖、星上交换等实现方式;也有静止轨道、区域覆盖、透明转发等实现方式。前一种方式波束覆盖灵活可调,通信质量高,技术复杂,容量受限;后一种方式技术简单可靠,容量大,波束覆盖相对固定。本文通过对Ka频段多点波束卫星通信系统发展的梳理,以及射频技术和数据通信技术发展对卫星通信发展影响的分析,指出就将来一段时间而言,后一种方式是Ka频段多点波束卫星通信系统发展的主流。     

一种Ka频段宽频带90°电桥

给出了一种结构简单的90°电桥方案,可应用在Ka宽频段卫星通信圆极化馈源系统的接收通路中。这种电桥由2个宽边并列放置的波导通过窄壁耦合构成,采用多级阶梯匹配,不需容性加载调配元件,在ka频段2GHz接收频带内两输出端口相位差90°±0.2°,幅度误差小于0.15dB,回波损耗优于-30dB。已成功应用于一种宽频带Ka段段卫星通信馈源中,馈源系统实测轴比优于0.35dB。     

Ka频段八波束接收组件的设计与实现

介绍了一种Ka频段八波束接收组件的设计方法和关键技术。为实现八波束及1.6 GHz瞬时带宽的要求,在接收组件中集成了实时延时芯片,并提出了射频组件三维垂直互联与射频信号交叉传输的方法,同时采用多芯片组装技术、多功能芯片技术等高密度集成方法实现组件装配。研制的接收组件具有高集成度,噪声系数等关键指标在10 dB的数控衰减下小于3.5 dB,较传统组件在尺寸、质量及波束数量上具有较大优势。     

球面全空域多波束天线的分析与验证

针对多星测控和高精度测量的需求,介绍了“半球面+柱面+全数字波束形成、收发一体的球形全空域多波束天线实现方案”的比较分析过程和实验验证结果。实验结果表明,采用该天线的测控系统能在实现多目标同时遥测遥控的同时大幅提高跟踪性能,测量精度与传统测控站相当,满足未来多星环境下全空域高可靠跟踪、高精度测量的要求。     

Ka频段宽带圆极化微带天线

面向Ka频段高通量卫星对天线的需求,设计了一种Ka频段宽带圆极化微带天线.天线单元主要由圆形辐射贴片和缝隙耦合馈电结构组成,通过两个类T形缝隙结合实现宽带圆极化.天线仅有三层金属层,结构简单.仿真结果显示,天线单元的相对阻抗带宽为31.5%(25.1～34.5 GHz),相对3 dB轴比带宽为20.3%(26.5～32.5 GHz).由于单元尺寸较小,不便于对其性能进行验证,因此利用该天线单元组成2×2天线阵列,并进行加工测试.仿真与试验结果表明,天线阵列阻抗带宽以及3 dB轴比带宽可以覆盖25.6～33.1 GHz频率范围,实测结果与仿真结果一致性良好.     

Ka-band polariser structure and its antenna application

A novel waveguide-type polariser with an oval shaped cross-section that is inclined at a plusmn45deg angle for right-handed and left-handed circular polarisation is presented. Because of the oval cross-section, the polariser can be easily fabricated by mechanical processing with considerable performance. The proposed polariser structure is fabricated and tested using a pyramidal horn with a square aperture. This horn antenna will be applied to a feeder design with electrical beam scanning for a mobile satellite antenna terminal.     

一种波瓣等化的多波束龙伯透镜天线

基于3D打印技术设计、制造了一种具有波瓣等化特性的工作在X波段的多波束龙伯透镜天线.透镜所需梯度变化的相对介电常数通过改变透镜每个单元的介质填充率得到.运用一组双模圆锥喇叭天线作为馈源,从而产生具有波瓣等化特性的多个波束.实验证明,该天线能够在三维空间产生多个波束,在水平和俯仰方向覆盖±20o的范围,各波束辐射特性几乎...     

Two-arm microstrip spiral antenna for multi-beam pattern control

A two-arm microstrip spiral antenna with a circular aperture on the ground plane for multi-beam pattern control is presented. Several beam shapes can be selected by controlling the phase difference of the two spiral arms with the pin diode phase shifters located on each feedline. At the operating frequency band, the antenna has four different radiation patterns: the normal beam, the conical beam, and the two tilted beams. The multi-beam pattern control is confirmed with measurements.     

A Ka-band circularly polarized high-gain microstrip array antenna

In this article, the development of a circularly polarized microstrip array with 28 dBic of gain at 32 GHz is presented. Two primary objectives of this development are minimizing the microstrip array's insertion loss and maintaining a reasonable frequency bandwidth (3%). The parallel/series feed technique for the array's power distribution circuit and the sequential rotation method for the element arrangement are employed to meet these objectives     

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。     

A multi-beam planar lens antenna for UAV relay datalink

龙伯透镜天线表面放置多个馈源即可在同一频段或跨频段同时产生多个扫描波束跟踪多个目标,针对这一特点,设计了适用于C频段无人机中继数据链的紧凑多波束平板透镜天线。采用矢量球面波函数展开法结合差分进化算法优化设计透镜天线,仿真分析了单个Vivaldi天线照射3层直径160 mm平板透镜天线,天线增益优于传统均匀分层的透镜天线。同时,采用16个Vivaldi天线组成半圆环阵照射平板透镜天线,通过扫描波束的馈电切换,实现宽角范围的多波束覆盖。仿真结果表明:平板透镜天线在宽频带(5.5~9.0 GHz)内具有良好的多波束辐射特性。     

8毫米波均匀介质球透镜多波束天线的研究

介绍了均匀介质球透镜天线基本特点;仿真分析了单馈源时均匀介质球透镜天线的辐射性能;在单馈源的基础上,仿真分析了8馈源时的辐射性能。根据仿真结果加工了均匀介质球透镜,同时设计制作了包括16个圆波导的馈电网络以及馈电网络的数字控制器。在馈电网络中16个圆波导沿介质球周围成弧形排成上下2层,每层8个。通过同一层上的馈电单元之间的切换实现水平扫描,而通过切换不同层上的馈电单元实现垂直扫描。实测结果表明均匀介质球扫描天线性能良好。