ETS—8卫星相控阵馈电大型可展开天线

介绍了日本ETS-8卫星的概况,对作为关键技术之一的大型可展开天线系统的研究与开发作了详细介绍。主要有大型可展开反射器、相控阵馈源及阵元和波束形成网络,最后介绍了相控阵馈源的实验和评价方法。     

子阵协同作用的波束形成技术研究

针对平面相控阵天线波束响应随扫描范围扩大急剧下降的问题,提出了一种子阵协同作用的波束形成方法,通过该方法可以改善相控阵天线的低仰角性能,扩大相控阵天线的作用空域。介绍了一种子阵协同作用下的相控阵天线阵列,对其协同作用的波束形成进行了仿真分析。构建了该相控阵天线的试验测试环境,通过试验测试验证了该方法的可行性及正确性。     

一种旁瓣匿影天线系统设计

旁瓣匿影是相控阵雷达采用的一种典型抗干扰技术。天线系统是旁瓣匿影的核心硬件设备,其设计直接关系到匿影波束能否有效压制干扰信号。针对目前旁瓣匿影容易出现的波束覆盖穿刺等问题,文中设计了一种旁瓣匿影天线系统,它包括全向匿影天线、低噪放耦合模块。通过匿影天线与低噪放集成设计提高匿影链路的干噪比。全向匿影天线采用方位全向双极化天线设计,水平极化匿影天线采用扁波导缝隙全向天线,垂直极化匿影天线采用扁平双锥全向天线。仿真结果表明,两种天线可实现方位向水平极化与垂直极化的全向覆盖。经实测验证,匿影波束能完整覆盖主天线副瓣区,可有效提升雷达系统的抗干扰能力。     

一种阵列天线的去耦合技术应用北大核心CSCD

相控阵接收机是将小型阵列天线放置在射电望远镜焦平面位置，通过波束合成器瞬时形成多个交叠波束、实现连续视场覆盖的信号接收技术。作为阵列天线的一种，相控阵接收机前端的天线阵列由于各阵元排列紧密，阵元之间的电磁耦合在所难免。本文利用常规互阻抗法对四阵元微带天线阵列进行耦合效应分析，通过各端口开路电压及阻抗矩阵求解耦合电压，借此调整波束合成网络以实现阵列的去耦合功能。通过去耦前后的实测方向图比对，可以看到阵列的主波束方向、旁瓣电平及对称性都有了一定的改善，以此验证了该解耦技术的可行性。     

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.     

基于子阵结构的大孔径相控阵天线设计

在卫星通信和飞行器测控中,大孔径相控阵天线结构上采用前端模拟子阵和阵间数字波束形成相结合的方式,可以克服天线面临的时间色散问题。子阵规模通过成本和子阵色散确定,阵间波束形成采用空时二维延时滤波器结构,滤波器系数采用查找表方式获得,便于工程实现。计算机仿真验证了系统结构、子阵划分、延时滤波器设计的正确性。     

相控阵-MIMO雷达发射波束形成

对MIMO雷达提出了一项新技术——相控阵-MIMO雷达。该技术充分利用了MIMO雷达和相控阵雷达相干处理的优点,其实质就是把发射天线分隔成多个子阵,每个子阵发射相互正交的波形,通过设计每个子阵的加权矢量使天线在空间形成波束,并且每个子阵可以构成MIMO雷达模型。仿真分析表明：和相控阵和MIMO雷达相比,提出的相控阵．MIMO雷达具有更优越的性能。     

宽频带宽角域扫描的圆极化相控线阵设计

针对传统相控阵工作频带窄、圆极化波束扫描角度小的问题,设计了一款宽波束天线单元以及1×6相控线阵。采用叠层贴片技术展宽天线的阻抗带宽,设计新型的三维地结构拓展天线的波束宽度,利用介质匹配层技术改善天线在低仰角区域的阻抗匹配,并通过双点馈电实现圆极化辐射。仿真与实测结果表明,天线单元的3 dB波束宽度在4.3~5.6 GHz的频带内均大于115°。天线阵列在4.5~5.3 GHz的频带内,主波束的最大扫描范围为-57°~58.5°,其3 dB波束覆盖范围达到185°,在主波束的扫描范围内轴比小于6 dB,具有良好的宽频带宽角域的圆极化扫描特性,在卫星通信、移动基站等领域有广阔的应用前景。     

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.     

一种新型圆极化接收有源集成天线的设计

提出了一种新型圆极化接收有源集成天线的设计方法,采用有源放大与无源辐射部分一体化设计理念,通过合理改变天线的输出阻抗,直接与低噪声放大器晶体管输入端进行匹配,省去了传统设计中的复杂匹配网络,降低了天线前端的匹配损耗,改善了天线接收系统的噪声和增益。利用此方法设计了一款C波段圆极化接收有源集成天线。测试结果表明:相对于传统设计方法,该方法在方向图和轴比性能基本相同的情况下,阻抗带宽改善了3%,输入端匹配损耗减小了0.3 dB,同时简化了电路结构。证明了该方法的有效性。     

A 24-GHz Patch Array with a Power Amplifier/Low-Noise Amplifier MMIC

This paper presents an active patch array designed at 24 GHz. It can be used as a front-end component for a phased array. A series resonant array structure is chosen which is compact and easy excite. With 5 elements, the array proved a 12-dB antenna gain. A power amplifier and a low noise amplifier are designed on a single GaAs chip (PALNA). Bias switch is used in the PALNA, which greatly reduces the switch loss in a transceiver and increases the efficiency. 20-dB small signal gain is achieved in both power amplifier and low noise amplifier. The active patch array is built by the combination of the patch array and PALNA. The measured active gain of this antenna is 35-dB for the PA mode and 31-dB for the LNA mode. This active patch array can obtain an EIRP of 34 dBm with a total radiated power of 22dBm and a maximum PAE of 32%. To check the noise performance, we applied sources at both normal temperature and 77K (liquid nitrogen) and extracted the noise figure (3.5 dB) of the active antenna by the Y factor method. The results proved that the active antenna is working efficiently as both a transmitting and receiving antenna.     

宽带短波大扫描角相控阵天线的研究

对宽带短波大扫描角相控阵天线进行了详细的研究,从天线单元的形式、宽带阻抗匹配、系统噪声、阵列单元的布局,以及对使用环境的要求进行了设计考虑。工程上解决了天线辐射单元的宽带阻抗匹配、效率等问题;同时,给出了实测结果,交替的三角排列解决了相控阵天线的宽角扫描问题,并从经济实用、可靠性等方面给出了地网的设计原则;最后,给出天线阵的仿真结果,并结合未来的发展趋势,提出短波相控阵天线新的设计思想。     

相控阵天线多通道并联噪声系数分析

有源相控阵天线由多个通道组成,而噪声电平和相控阵天线通道噪声系数相关。通道增益高会放大噪声电平,进而降低雷达作用距离。文中结合相控阵天线不同长度链路特性,对相控阵天线多通道并联噪声系数进行了详细的理论分析和推导,为相控阵天线链路的设计提供了理论指导。给出的实例印证了公式的正确性,得到了对工程设计有指导意义的结论。     

A 400 MHz Low Noise Amplifier at Cryogenic Temperature for Superconductor Filter System

A cryogenic low noise amplifier （LNA） using Agilent high electron mobility transistor （HEMT） for 380 MHzto 480 MHz is designed and fabricated, and the excellent cryogenic performance in superconducting receiver front-end for communication system is achieved. A special input impedance matching topology is implemented to provide low noise figure （NF） and good input matching in this cryogenic LNA design. The measurement results show that the NF is within 0.25 dB from the minimum NF of a single transistor, the power gain is above 20 dB, the flatness is within 1 dB, and the maximum input return loss is lower than -20 dB in bandwidth.     

T/R组件阻抗失配对相控阵天线性能的影响

T/R 组件为满足低剖面的设计要求,收发开关一般采用集成度较高的单刀双掷(SPDT)开关设计方案,然而有源相控阵天线大角度扫描时随着有源电压驻波比的增大,会导致T/R 组件与天线辐射单元阻抗失配。文中分析了该阻抗失配问题,并对采用SPDT 开关的T/R 组件进行了阻抗失配实验,从发射输出峰值功率、组件发射效率、发射通道相位三个方面定量分析了T/R 组件输出端口阻抗失配对发射性能的影响,并将该T/R 组件应用于有源相控阵天线,通过测试等效全向辐射功率(EIRP)进一步讨论其影响。     

Design and optimization of CMOS LNA with ESD protection for 2.4 GHz WSN application

A new optimization method of a source inductive degenerated low noise amplifier(LNA) with electrostatic discharge protection is proposed.It can achieve power-constrained simultaneous noise and input matching. An analysis of the input impedance and the noise parameters is also given.Based on the developed method,a 2.4 GHz LNA for wireless sensor network application is designed and optimized using 0.18-μm RF CMOS technology. The measured results show that the LNA achieves a noise figure of 1.59 dB,a power gain of 14.12 dB, an input 1 dB compression point of-8 dBm and an input third-order intercept point of 1 dBm.The DC current is 4 mA under a supply of 1.8 V.     

A low power dual-band multi-mode RF front-end for GNSS applications

A CMOS dual-band multi-mode RF front-end for the global navigation satellite system receivers of all GPS,Bei-Dou,Galileo and Glonass systems is presented.It consists of a reconfigurable low noise amplifier(LNA),a broadband active balun,a high linearity mixer and a bandgap reference(BGR) circuit.The effect of the input parasitic capacitance on the input impedance of the inductively degenerated common source LNA is analyzed in detail.By using two different LC networks at the input port and the switched cap...     

一个应用于卫星导航接收机的低功耗可配置双频多模射频前端

本文给出了一个应用于GPS、北斗、伽利略和Glonass四种卫星导航接收机的高性能双频多模射频前端。该射频前端主要包括有可配置的低噪声放大器、宽带有源单转双电路、高线性度的混频器和带隙基准电路。详细分析了寄生电容对源极电感负反馈低噪声放大器输入匹配的影响,通过在输入端使用两个不同的LC匹配网络和输出端使用开关电容的方法使低噪声放大器可以工作在1.2GHz和1.5GHz频带。同时使用混联的有源单转双电路在较大的带宽下仍能获得较好的平衡度。另外,混频器采用MGTR技术在低功耗的条件下来获得较高的线性度,并不恶化电路的其他性能。测试结果表明：在1227.6MHz和1557.42MHz频率下,噪声系数分别为2.1dB和2.0dB,增益分别为33.9dB和33.8dB,输入1dB压缩点分别0dBm和1dBm,在1.8V电源电压下功耗为16mW。     

0.18 μm CMOS射频低噪声放大器设计

基于TSMC 0.18μm RFCMOS工艺,设计了一种工作于2.4 GHz频段的低噪声放大器。电路采用Cascode结构,为整个电路提供较高的增益,然后进行了阻抗匹配和噪声系数的性能分析,最后利用ADS2009对其进行了模拟优化。最后仿真结果显示。该放大器的正向功率增益为14 d B,噪声系数小于2 d B,1 d B压缩点为-13 d Bm,功耗为7.8 m W,具有良好的综合性能指标。