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。     

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.     

一种新型宽频带双极化馈源的设计

高效率的宽频带馈源可以大大减少馈源数量,减小天线口径,在天线工程中应用很广。采用正方形振子形式设计的新型宽频带双极化馈源,与传统馈源相比,该馈源具有频带宽、体积小以及波束等化好等优点。首先给出了这种馈源的几何结构和腔体理论分析,并对这种馈源反射腔的几种不同结构形式进行了对比分析,分析结果表明采用圆形反射腔形式是最佳选择。对比仿真分析和理论计算结果,两者非常吻合,验证了理论分析的正确性。     

双线极化对数周期天线组阵的宽频带馈源结构设计与工程实现

双线极化对数周期天线组阵的宽频带馈源由9个双线极化对数周期天线（LPDA）组阵形成。为减轻结构重量提高馈源结构整体刚性,馈源采用了大量复合材料制件。本文介绍了该馈源的结构设计与工程实现,并给出了力学分析结果。分析结果表明该馈源在结构性能方面基本满足指标要求,从而为该馈源提供了一种结构设计方案和实现途径。     

超宽带馈源技术发展综述

反射面天线是最主要的高增益天线形式,在与无线电相关的各个领域具有广泛应用。随着科技的发展,对于超宽带(UWB)反射面天线的要求日益迫切。因此,作为反射面天线核心的馈源,如何在超宽的频带内具有良好的阻抗特性、恒定的辐射特性和稳定的相位中心,已成为当今天线技术的研究热点。给出了超宽带馈源的设计要点,总结了超宽带馈源的类型、特点和发展现状,并对超宽带馈源设计技术的未来提出了展望。     

反射面天线馈源的混合相位中心

本文基于场相关定理严格导出了轴对称反射面天线中馈源的混合相位中心表达式,证明了对于线极化和园极化馈源,馈源混合相位中心表达式是完全一致的.为反射面天线尤其是修正卡塞格伦天线的设计和调整提供了理论依据.     

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。     

五百米口径球面射电望远镜的相控阵馈源设计

相控阵天线作为射电望远镜的馈源时可以扩大射电望远镜的视场, 提高天空扫描速度和系统灵敏度.分析了相控阵馈源的阵列排布形式、阵列规模、阵元间距等参数对灵敏度的影响, 并给出了设计一般相控阵馈源的基本方法.针对五百米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)的系统要求设计了一种工作在L波段的宽带双极化微带偶极子相控阵馈源.相控阵系统采用制冷放大器时所设计的馈源满足FAST系统性能指标.加工并测试了单个阵元的结果, 与采用HFSS软件仿真的结果相当吻合, 验证了所设计馈源的可行性.     

同轴馈源性能改善的方法

同轴馈源是用于反射面天线双频共用馈源的一种重要形式,其内导体为工作在高频段的圆波导馈源,同轴区域为工作在低频段的同轴馈源.如何提高同轴区域低频段馈源的性能,是这种馈源研究的主要内容.采用电磁仿真和实验的方法研究了同轴馈源辐射方向图等化的技术途径,测试结果与仿真结果吻合,并达到了预期的设计指标,验证了技术途径的有效性.     

一种低剖面阵列天线散射特性研究

宽频带宽角域隐身是下一代隐身飞行器平台的关键特征之一,发展超宽带低剖面高隐身传感器已成为下一代隐身飞行器平台的必然趋势。文章瞄准天线阵列超宽带、轻薄化、高隐身的需求特点,设计了一款低剖面的宽带宽角相控阵隐身阵列天线。采用强互耦超宽带相控阵列技术,使阵列天线具备超宽带轻薄化低剖面特征,并通过宽带宽角阻抗匹配、阵列误差控制等手段缩减阵列天线雷达散射截面。仿真及测试结果表明,该低剖面天线阵列具有优良的宽带宽角辐射特性和低散射特性,基本满足下一代隐身飞行器平台对轻薄化低RCS阵列天线的需求,具有一定的工程应用价值。     

一种超宽带双极化阵列天线的设计

为满足超宽带无线通信应用需求,研究了一种超宽带双极化强耦合阵列天线. 阵元由两对相连印刷偶极子正交构成,结合Marchand巴伦与Wilkinson功分器构建的馈电网络,实现了平衡馈电、阻抗变换和带内共模谐振抑制等技术. 实验与仿真结果表明,该阵列天线可实现阻抗带宽1.5～4.0 GHz,E面波束扫描范围±60°,H面波束扫描范围±50°,并且天线结构简单,适合双极化宽角扫描相控阵天线系统的应用.     

宽波束±45°双线极化偶极子天线阵列设计

针对宽波束天线在移动通信中的应用,实现偶极子阵列天线的宽角域扫描覆盖,设计了一款宽波束天线单元以及1×16相控线阵。采用正交对称振子结构实现±45°方向辐射,振子采用椭圆环结构实现了宽阻抗带宽和宽波束,通过加载梯形结构降低了频段和实现小型化。实测结果表明,天线单元在6.425～7.125 GHz的频带内电压驻波比小于1.3,具有38.8%的相对阻抗带宽,在工作频带内其端口隔离度优于28 dB,3 dB波束宽度在频带内均大于126°,能够很好满足现阶段对阵列天线小型化、宽频带以及宽角域扫描的要求,在移动基站等领域有广阔的应用前景。     

Ku频段宽带相控阵天线技术研究

阵列天线易于实现高增益、波束扫描及波束赋形等功能,成为现代无线通信、导航、雷达等信息系统收发信号的主要手段。为满足高速率、广覆盖、多功能等发展需求,现代无线信息系统要求阵列天线具有宽工作带宽、宽角波束扫描能力及平面化、低剖面等特性。为此,文中以Ku频段、低剖面、宽频带相控阵天线为研究方向,基于微带天线宽带化技术、L型探针耦合馈电技术及加载等效腔体结构,开展微带天线的宽带化和相控阵天线的宽角扫描技术研究。文中提出了一种基于L型探针耦合馈电结构的具有宽带、宽角扫描能力的8×8阵列天线。实测结果表明,在VSWR<3时,在13.0～18.0 GHz阻抗带宽内(相对带宽为32.3%),该阵列天线在E面和H面均可实现±60°的扫描覆盖范围。实测结果和仿真结果具有较好的一致性。     

一种低剖面宽带宽角扫描阵列天线的设计

基于超材料技术理念,在考虑阵元间互耦效应下,优化设计了一种低剖面宽带宽角扫描阵列天线,使该阵列剖面为最低工作频率的四分之一波长,相对带宽达55%下,工作频段内中心阵元的平均工作效率高达87%以上,30o扫描角范围内的平均有源驻波系数小于2.0,其阵元方向图E面、H面的半功率波瓣宽度大于60o。研制的6伊8阵列样机测试结果说明了阵列天线具有良好的宽带宽角扫描特性,同时该天线具有结构紧凑、重量轻和易于实现的特点,在相控阵雷达天线中有很大的应用价值。     

X 波段宽带宽角扫描相控阵天线的设计

设计了一种X波段宽带宽角扫描相控阵雷达系统的小型阵列天线,该天线采用Vivaldi 天线做为阵列单元。在考虑阵列单元间的互耦效应下,仿真设计了9*9 小型阵列天线,使该阵列天线在相对带宽达40%下的有源驻波系数小于2,其有源单元方向图E面、H面的波瓣宽度分别达到120度、110度以上。对9*9天线阵的实物进行了加工与测试,测试结果说明了该阵列天线具有良好的宽带宽角扫描特性。因该天线结构简单,重量轻,在相控阵雷达天线中有很大的应用价值。     

宽角扫描的圆极化相控线阵

设计了一款宽波束的圆极化天线单元以及1×4的天线阵列，实现了一维的宽角圆极化扫描.天线单元由单层的辐射贴片和介质基片集成波导（substrate integrated waveguide，SIW）背腔构成，通过在辐射贴片上切角微扰和开U型槽实现右旋圆极化，并利用SIW背腔缝隙展宽波束.同时利用SIW背腔减小阵列单元间的互耦，实现宽角圆极化扫描.仿真与测试结果表明，天线阵列实现了扫描角为-53°~57°，3 dB波束宽度覆盖范围为-76°~79°，在主波束扫描覆盖范围内轴比（axial ratio，AR）均小于3 dB，且在扫描范围内增益变化平稳，可实现良好的宽角范围的圆极化扫描特性.     

毫米波Rotman透镜天线设计

设计了一个毫米波Rotman透镜天线,该天线也是一个同时多波束天线。用Rotman透镜作为馈电网路,运用准光学技术替代大量移相器,获得同时多波束扫描,并且使电路变得简单,减少了体积和重量。包括馈电网络在内的整个天线系统采用微带来实现,并且使用Ansoft Ensemble仿真软件进行辅助设计,仿真结果表明,该天线可以实现大角度窄波束扫描。     

基于Vivaldi阵元的超宽带相控阵天线研究

研究了适合于二维相扫的宽角宽带Vivaldi天线单元,并对其组成的天线阵列进行研究,分析其宽带情况下的阵中单元特性及扫描特性,运用小阵实验进行了验证。     

一种低剖面紧耦合超宽带天线设计

设计一种新型紧耦合天线阵列(TCA).该阵列单元采用平面蝶形偶极子,利用单元之间的耦合效应以达到展宽天线频带的效果.通过在天线阵列与导体接地板之间加载阻性频率选择表面(RFSS)来抑制导体接地板对天线造成的短路点,进一步增加阻抗匹配带宽.本文设计寄生层以代替传统的介质板宽角匹配层,大大降低天线的剖面高度及质量,改善阵列...