全空域球面数字多波束天线波束控制方法研究

为适应全空域导航星座的管理需求,提出了一种全空域球面数字多波束天线系统的方案,在全空域内同时形成多个波束,实现同时多目标测控。针对球面阵列天线波束控制问题,提出了波束滑动扫描算法,研究了球面阵波束交叉过渡、功率增强的方法。通过对波束方向图的仿真分析,验证了波束控制方法的可行性和正确性。     

全空域多目标测控天线技术研究

航天技术的快速发展使得在轨飞行器的数量迅速增长,传统上基于抛物面天线的测控技术已经不能满足未来全空域内同时多目标测控的需求,为此,提出了一种解决方案,采用共形阵列天线和数字多波束形成技术,在全空域内同时形成多个波束,每个波束指向一个测控目标,实现同时对多目标的测控。根据提出的方案,研制了原理样机,进行了外场试验,结果表明样机的功能和主要技术指标与设计相符合,证明了技术方案的正确性。     

全空域球面相控阵测控系统的一种过顶跟踪方法

针对球面相控阵天线在跟踪高仰角过顶的动态目标时因方位角跳变引起的跟踪中断问题,提出了一种基于坐标系旋转的过顶跟踪方法。仿真表明,该方法很好地满足了相控阵天线角跟踪设计需要,能有效解决球面阵天线高仰角的跟踪过顶问题。目前,该方法已经成功应用于工程项目。     

全空域相控阵测控系统波束形成分析

全空域相控阵测控系统作为下一代地基航天测控系统发展趋势,其系统架构和波束形成等关键技术值得深入研究。介绍了全空域相控阵测控系统实现方案,分析比较了3种备选波束形成方法。在此基础上,对共形球面阵波束形成技术进行了分析与仿真,仿真结果验证了系统波束形成设计思路。     

全空域球面相控阵波束形成器的优化设计

针对目前全空域球面相控阵测控系统工程应用中波束数量、信号瞬时带宽等数字波束形成器性能和复杂度难以兼顾的问题,分析了常规波束形成方法在基于半球形结构的S频段大型共形天线阵列工程应用中的局限,给出了一种基于子阵划分的宽带数字波束形成器优化设计方法,通过优化幅相和时延补偿方式,使算法不受子阵尺寸限制,工程实现复杂度较低。系统建模和仿真验证表明该方法可以获得良好的瞬时带宽性能,具有较好的工程应用价值。     

全空域球面相控阵测控系统角跟踪方法概论

全空域球面相控阵测控系统是一类新的测控系统.在介绍该系统角跟踪技术特点的基础上,概述了角跟踪系统设计方法以及单脉冲角跟踪、圆锥扫描跟踪、变口径跟踪、多目标跟踪和过顶跟踪等技术,可供该领域相关人员参考.     

全空域多目标测控天线零点约束方向图综合方法

针对全空域多目标测控天线相互干扰的问题,提出了一种基于零点约束的全空域多目标测控天线方向图综合方法.该方法对多个干扰目标方向进行零点约束,求取逼近给定方向图的最优权矢量的闭合解,生成具有干扰抑制能力的优化波束方向图.仿真结果表明,所提方向图综合方法在维持原有给定方向图特性的前提下,可在多个方向形成有效零点.在等效2m口径全空域多目标测控实物天线对该方法开展试验验证,结果表明在干扰方向抑制能力大于60 dB,证明了方法的正确性.     

全空域多目标测控天线波束合成的频响特性

为了控制全空域多目标测控天线波束合成对全空域多目标系统设计的影响,研究了数字波束合成后的信号频响特性。通过分别对天线子阵以及所组成的球面阵进行数学建模,仿真得到相应波束的幅频特性、相频特性与群延迟特性,并分析了其变化原理。分析结果表明,全空域多目标测控天线波束合成频响特性与阵列流形、相控方式和扫描方式有关。研究结论可用于指导全空域多目标测控系统的设计。     

一种全空域球面相控阵天线对非协同目标的过顶跟踪方法

针对天线对非协同目标过顶跟踪时天线角跟踪动态过大的问题,提出了一种应用于全空域球面相控阵天线的角跟踪方法。应用该方法,在球面阵天线对非协同目标的整个跟踪过程中可实现角跟踪系统全程低仰角跟踪,从而避免了球面阵天线在对目标跟踪过程中出现的高仰角过顶跟踪的问题。该方法在航天或航空测控领域有广泛的应用前景。     

全空域测控系统数字波束形成技术研究

随着我国航空航天事业的飞速发展,无人机集群和卫星星座的出现给地面测控站提出了更高的要求。全空域多目标测控系统的建设提上日程。和其他波束形成方式相比,基于软件无线电的数字多波束形成技术在全空域测控系统中具有独特的优势,值得深入研究。介绍了全空域测控系统对波束形成设备的需求,进而提出了基于射频采样的波束形成模块的实现,并对共形球面阵数字波束形成技术进行了分析。实测结果验证了基于射频采样的数字波束形成方案的可行性。     

Analysis of hemispherical cavity-backed slot antenna

The input impedance of the hemispherical cavity-backed slot antenna is investigated theoretically and experimentally. The mode-matching method and moment method are used to find the Green's function of the cavity and the equivalent magnetic current of the slot, respectively. The effects of slot length and cavity radius on the input impedance are studied     

Ka频段馈源多波束引导概率分析

针对临近空间高动态飞行器的角度捕获引导问题,从馈源多波束引导与传统引导存在的差异入手,引入一次检测概率与持续检测概率的概念,并结合分组切换影响,设计给出馈源多波束系统引导概率分析方法。分析得出馈源多波束系统的四次引导概率能够超过99.5%,满足任务要求。该分析方法及给出的结论为Ka频段馈源多波束引导自跟踪的工程建设提供技术支持。     

Resonant hemispherical dielectric antenna

An antenna consisting of a resonant dielectric hemisphere on top of a ground plane is investigated. Calculations of the internal and external fields are made with emphasis on the lowest-order mode that results in efficient radiation in the direction perpendicular to the ground plane. Measured input impedance data are also presented for a practical radiator.     

Coaxial-feed axial mode hemispherical helical antenna

A coaxial-feed axial mode hemispherical helical antenna is studied experimentally and theoretically. Results for a 3-turn hemispherical helix indicate that circular polarisation can be obtained over a broad beamwidth. The gain bandwidth is ~33% and the peak gain is 7.6 dB. The input impedance shows that it is a standing wave antenna     

一种超宽带半球柱面螺旋天线的研究

研究了一种等弧距单臂半球柱面螺旋天线,其具有宽带、小尺寸、圆极化、低剖面等特点.该天线采用半球柱面螺旋天线结构,通过在馈电端引入等效L节匹配网络进行阻抗变换,扩展天线带宽,最终实现了天线的小型化、圆极化及超宽带.利用HFSS仿真软件对半球柱面螺旋天线结构参数进行优化,仿真及测试结果表明,该天线具有超过30%的阻抗带宽及超过20%的轴比带宽,最高增益能够达到9 dB,具有良好的辐射特性.     

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 printed hemispherical helical antenna for GPS receivers

A self-matched printed hemispherical helical antenna for potential use in global positioning system receivers is introduced. Unlike wired hemispherical helical antennas, its printed form renders it a much more stable and endurable structure and also easier for fabrication. The optimized antenna shows an impedance bandwidth of 6%, a 3-dB axial ratio bandwidth of 6%-7%, a return loss greater than 20 dB, and a gain of about 9 dB at the center frequency. The patterns of the antenna show a larger mainlobe in the upper half space with relatively small backlobes. Both theoretical and experimental results was presented.     

Input impedance of aperture coupled hemispherical dielectric resonator antenna

A hemispherical dielectric resonator (DR) antenna fed by a microstripline through an aperture on the ground plane is investigated both theoretically and experimentally. The broadside TE/sub 111/ mode input impedance of the antenna configuration is evaluated, and reasonable agreement between theory and experiment is obtained. The effects of the slot length and the slot width on the input impedance are studied and discussed.<>