卫星反射面天线波束赋形的研究

卫星波束赋形天线普遍采用阵馈抛物反射面天线和单馈成形反射面天线。针对前者阵馈和后者反射面表面形状复杂的特点,本文分别采用了遗传算法和共轭梯度法对这两种天线进行了优化,并获得了中国版图的波束赋形,说明上述算法在卫星反射面天线波束赋形优化中是有效的。     

卫星阵馈反射面赋形波束天线的一种高效旁瓣抑制方法

为了使卫星阵馈反射面赋形波束天线具有尽可能低的旁瓣电平,以降低日益增多干扰的影响,传统的波束赋形方法往往需要对约束点的数量和位置进行反复调整,故非常烦琐.因此本文在阵馈反射面天线的频域方向性相乘原理的基础上,提出了一种高效的旁瓣抑制方法,即在计算最佳激励系数时使用宽度较窄的点波束,而在计算赋形波束方向图时使用实际的点波束.由于这种方法通常只需要对少量约束点的位置进行调整,所以它可以高效地获得低旁瓣电平、高精度的赋形波束.     

卫星阵馈反射面赋形波束天线窗口效应的研究

随着干扰的日益增多,卫星阵馈反射面赋形波束天线通常希望具有尽可能低的旁瓣电平。然而,当馈元阵口径面面积有限时,窗口效应往往会使这种天线具有较高的旁瓣电平。本文在阵馈反射面天线频域方向性相乘原理的基础上,对这种窗口效应形成的原因和产生的影响进行了分析,并提出了两种能够减小这种窗口效应的窗口函数,最后用一个实际阵馈反射面天线的仿真计算结果证明了这两种窗口函数的有效性和优越性。     

毫米波赋形偏馈双反射面天线技术

为了实现一种具有高口面辐射效率、斜波束出射能力的口径天线,采用几何光学方法设计了一种偏馈双反射面天线.天线主反射面采用赋形设计,副反射面的设计过程中采用Snell定理作为约束条件.通过理论公式、数值模拟仿真和实验测试研究,实现了一种出射波束口径为110 cm、天线口面场分布为抛物形分布、波束出射方向与竖直方向成20°夹角的赋形偏馈双反射面天线.在中心频率95 GHz下,实测天线增益为59.7 dB,第一副瓣电平为-19dB,天线口径效率达到78%.     

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。     

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。     

面阵体阵波束赋形及小型化研究

波束赋形是智能天线的重要技术之一.文章从理论上研究了面阵和体阵及小型化的波束赋形,解出了方向图函数,分析了赋形方向图的特征,并设计了一款小型化梯形体阵,以期有助于智能天线系统的管理、维护、优化和改进.     

赋形波束双弯曲反射面天线探讨

针对赋形波束双弯曲反射面天线出现条带相交情况以及用大口径天线直接在骨架筋条上铺设网来构成反射面，提出了反射面重新构造方法。消除了反射面上的奇异区域，解决了一般情况下赋形波束双弯曲反射面天线的设计问题，提高了设计精度。文中还给出了设计实例和计算测试结果。     

利用副反射面的赋形来改善卡塞格伦天线的多波束性能

本文叙述的设计多波束天线的方法,是对偏置卡塞格伦天线的副反射面赋形。该方法应用于直径300个波长的一个紧凑系统中,要求在视轴两侧各4.6°的范围内产生多波束,其结果表明:仅比用主反射面也赋形所获得的性能略有降低,从而说明在主反射面无特别赋形的情况下,可以设计高效率的多通道卫星接收天线。     

我国传输型遥感卫星数传天线的技术回顾与展望

本文叙述了我国对地观察遥感卫星数据传输天线的技术发展历程。按照我国航天发展的特点，目前已形成了以螺旋、波导缝阵和赋形反射面为代表的三种覆球固定波束的数传天线形式，并在不同的卫星上得到应用。面对未来对地观察卫星遥感数据的实时、高速传输以及低轨卫星的地面站低覆盖率问题，本文从星座技术和高增益扫描天线方面简述了未来星载数传天线的技术发展趋势，这对卫星系统与星载数传天线的预研和设计具有指导意义。     

星载赋形波束单馈源单偏置反射面天线设计

为了使星载赋形波束天线远场方向图与服务区形状匹配良好,并且在波束覆盖区内具有较平坦的方向性系数,将表征反射面形状的Zernike多项式展开系数作为优化变量,建立基于最小P乘法和Minmax方法的适应度函数,利用进化算法进行赋形反射面天线优化。利用该方法设计了覆盖中国大陆和巴西的赋形波束反射面天线。仿真结果表明,天线远场方向图与服务区形状均匹配良好,服务区内的方向性系数波动量分别为2.31 dB和11.23 dB,该值比现有方法小,并且该方法具有较高自由度及收敛性好的特点。     

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.     

多子阵平板天线波束指向频率响应分析与固定长度延迟线应用

天线高度是宽带卫星移动通信系统推广应用的一个重要制约因素,采用多子阵技术可以降低平板天线的天线高度。然而多子阵平板天线阵的离散口径会造成天线波束指向频率响应的恶化。为改善天线波束指向频率响应,该文采用固定长度延迟线与移相器相结合的两级馈相方法,提出了一种基于多套延迟线的切换波束技术,将天线波束的扫描范围划分为多个区域,各区域采用不同的延迟线以合成相应的波束。仿真结果表明,该方法可以有效减小天线波束指向漂移,满足卫星移动通信系统对天线波束指向精度的要求。     

宽带三波束双弯曲反射面天线

双弯曲反射面天线是一种经典的赋形反射面天线。本文对其偏焦和宽频带性能进行了研究。采用优化设计的方法,实现15％带宽、偏焦7.5°(6.25倍波束宽度)的偏焦波束.并在此基础上实现了天线的三波束工作。     

一种具有雷电防护功能的高增益垂直极化全向赋形天线设计

设计了一种具有雷电防护功能的大功率高增益垂直极化全向赋形天线.天线采用印刷偶极子作为辐射单元,通过4个单元俯仰组阵满足天线高增益要求.采用遗传算法优化阵元幅度和相位,实现天线俯仰波束赋形设计.通过功分器对均匀分布的4组赋形子阵列等幅同相馈电,实现天线方向图方位面全向覆盖.避雷针穿过天线印制板安装架安装于天线底座中心起雷...     

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。     

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.     

一种形成赋形锥状波束的双反射面天线

在许多应用场合,需要用到具有锥状赋形波束方向图的天线。以环焦天线为基础,改变设计参数,可以根据需要方便地设计出具有赋形锥状波束的双反射面天线。这种天线与其他形式可形成锥状波束的天线相比具有许多优点。     

遗传算法在星载数传天线优化设计中的应用

为使星载赋形反射面数传天线的增益满足指标要求,采用改进的实数编码遗传算法对其进行了优化设计。首先基于几何光学原理得到反射面中截线的初始形状,然后采用Newton插值函数对中截线进行拟合并把插值函数的系数作为优化变量,最终利用改进的遗传算法对优化变量进行调整来获得理想的赋形波束。为证明此方法的有效性,对一个X频段赋形反射面天线进行了优化设计,并与基于几何光学原理综合算法所得结果进行了对比。数值仿真结果表明:该方法不仅能够保证覆盖角域内任意一点的增益均高于设计指标要求,而且使天线在最大覆盖角度处的增益达到了7 dBi,提高了天线系统的性能。     

基于子阵列的低轨星载多波束相控阵天线的设计与实现

该文针对采用CDMA通信体制的低轨通信卫星,设计了具有等通量覆盖的平面阵列多波束天线,克服了卫星波束大角度扫描带来的边缘问题和远近效应。采用遗传算法对正六边形天线阵列进行综合,结合子阵分割理论,在波束空间和阵元空间进行子阵分割,简化了波束赋形的参量数目,同时还提出了一种波束成形网络复用结构,节省了2/3的资源。最后研制了16波束相控阵发射天线,其平面近场测试结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了算法的正确性。