偏置抛物面天线圆极化版图成形波束工程理论的研究

本文根据矩形波导中隔片式圆极化器传输波型的渐变过程,导出了圆极化馈源的辐射场公式,并利用R.Mittra等作者提出的物理光学辐射积分Jacobi-Bessel级数展开方法对偏置抛物面天线圆极化版图成形波束的工程理论进行了研究。它包括:圆极化馈源辐射场公式;偏置抛物面电流等效投影孔径布分;二次辐射场计算公式;版图成形波束等效各向同性辐射功率(EIRP)工程计算公式;天线坐标、版图经纬度坐标与卫星坐标之间的变换关系;给出了七元馈源阵成形的我国西部版图圆极化波束的数值结果,其EIRP等电平曲线是计算机自动打印的,本文研究的理论方法可作为研制版图成形波束天线各阶段的基本分析工具。     

八木微带天线的设计与研究

对八木微带天线进行了研究。仿真设计一种宽带宽波束圆极化八木微带天线,在中心频率上实现了波束由侧射向端射偏转26°,频率带宽达800MHz,0dB主波束宽度为110°;采用Wilkinson微带功分器产生两路幅度相等相位相差90°信号对天线进行馈电,实现了圆极化。同时研究了在设计天线中参数对于八木微带天线主波束偏转角度的影响,得出了偏转角度随各参数变化的一般规律。     

一种用于卫星地面移动通信系统的相控阵天线

介绍了一种用于卫星地面移动通信系统的相控阵天线。该天线采用GPS与电子罗盘相结合的跟踪控制方案,控制天线波束在仰角30°~90°,方位角0°~360°的空域内快速扫描,自动跟踪通信卫星,确保话音通信和数据传输。增益优于14 dB,圆极化工作,天线工作在L波段,直径小于550 mm。介绍了单馈源双频圆极化天线单元、波束控制器的理论分析和工程设计,以及天线系统的组成和主要性能。实测结果表明该天线能够满足卫星地面移动通信终端的应用。     

超宽带多极化跟踪天线及馈源的设计

随着空间技术的快速发展,对目标飞行器的跟踪与信息截获变得越来越重要。为了实现对目标飞行器的跟踪和信息截获,文中设计了一种超宽带、多极化、高增益的跟踪天线及馈源,采用基于印制板设计的对数周期天线作为单元,并使用八个单元组成圆环阵作为反射面天线的馈源,对结构和馈电幅相进行设计,从而实现线极化比幅跟踪、左旋圆极化接收、右旋圆极化接收三种工作方式。仿真结果表明:单元天线驻波小于2的相对带宽达到147%,次级方向图的圆极化轴比小于4 dB,交叉波束的交叉电平基本稳定在-3 dB~-8 dB。对该跟踪天线进行加工,并进行天线系统测试,实际测试结果与仿真吻合很好。     

一种可用于相控阵的双点馈多层圆极化微带天线

设计出了一种双背馈空气夹层微带圆极化天线单元,该天线单元具有13％的阻抗带宽,最大辐射方向上轴比2．5dB。用该天线单元以顺序旋转的方式组成四元阵,再用八个该天线单元和两组一分八功分器组成八单元阵列,研究了该阵列天线圆极化波束分别指向天线阵法向和偏转30°时的辐射特性和极化特性。该天线单元组阵圆极化轴比特性好,易于实现波束扫描,适合用于有源相控阵系统。     

一种实用新型宽波束圆极化天线

圆极化天线是一种应用非常广泛的天线形式，尤其是在卫星通信和卫星定位设备中，随着这些系统的发展，对天线提出了越来越高的要求，低剖面、宽波束覆盖的圆极化天线越来越受到追捧，本文提出了一种新型宽波束圆极化天线—双臂螺旋天线，该天线3dB 波束宽度可达160°以上，具有结构简单、尺寸小、性能稳定等优点，可以广泛应用于各种军用、民用通信领域。     

卫星通信5米天线的设计

<正> 根据卫星通信总体设计的技术、战术指标要求,选择天线的类型。既要考虑天线技术的先进性,又要考虑结构的美观简单及经济耐用。卫星通信系统中对天线的要求是高增益低噪声(G/T↑)。我们确定采用改进型卡塞格伦天线,初级馈源为辐射圆对称波束的复合式多模喇叭。改进型卡塞格伦天线也是国际上七十年代广泛采用的天线新技术,它使天线效率在卫星通信频带(4/6GHz)内达到65％以上(天线口径大小为中等以上)。本天线要求双频区圆极化收发双工,所以整个天线由主反射面、副反射面、复合式多模     

非赋形双偏置高性能椭圆波束天线

分析了非赋形双偏置天线产生椭圆波束的机理,将馈源的椭圆波束照射到轮廓线为椭圆形的付反射面上,通过双偏置天线的对称转换原理,主反射面产生椭圆波束.馈源波束由矩形口径的多模喇叭产生,它提供了等化的方向图.给出了馈源及天线的方向图计算公式.实验结果表明,实测方向图基本与理论计算一致.与其他类型的椭圆波束天线相比,本天线加工简单,同时天线效率也较高.     

一种快速稳健的致密焦面阵列馈源设计方法

致密焦面阵列馈源(DFPAF)融合了多喇叭多波束馈源和相控阵列馈源(PAF)的特点,与多喇叭多波束馈源和常规相控阵列馈源相比较,它可以同时提供更多的固定赋形波束进一步拓宽视场。在射电天文、雷达、电子侦察和卫星通信等领域引起了极大的关注。由于其阵列结构与常规阵列馈源不同,导致设计方法也具有特殊性,因此近年来展开了对其设计方法的研究。该文充分利用反射面天线的固有特性,并结合阵列天线理论,提出一种可以快速、稳健地设计致密焦面阵列馈源的方法,给出了设计原理和设计结果,并和最具代表性的多喇叭多波束馈源进行了性能对比分析,为设计致密焦面阵列馈电的大型反射面提供理论和数据参考。     

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.     

基于数字超表面的低剖面波束控制天线

针对现有透射型超表面剖面高、难以可重构以及波束控制天线体积大的问题,提出一种基于单层数字超表面的波束偏转和宽窄波束切换天线实现方案. 数字超表面由5×7个双方环单元构成,通过在双方环单元中放置一个PIN二极管实现1比特的数字编码. 馈源天线采用具有寄生条带的微带背馈结构,数字超表面置于天线上方0.096λ₀的高度,通过控制每一列PIN二极管的偏置电压实现对天线波束的操控. 天线实测结果表明:在中心工作频率3.6 GHz处,波束偏转范围为0°~ ±45°;窄波束时增益8.5 dBi,宽波束时增益6.7 dBi,同时宽波束天线的3 dB波束宽度约为窄波束天线的两倍, 测试结果与仿真结果吻合较好. 该天线具有低剖面多功能特点,可应用在车载通信和机载通信等多个领域.     

基于结构复用的双频圆极化共口径天线设计

提出了一款低剖面宽波束高口径利用率的双频圆极化共口径天线。天线采用结构复用的设计理念,规划拓扑布局,设计不同类型的天线单元。上层采用微带环形贴片使其工作在无人机数据传输频段(1430－1444 MHz),下层采用微带圆形贴片使其工作在无人机遥控频段(2408－2440 MHz)。环形贴片既是低频辐射器,同时也作为高频引向器进行波束调控,实现宽波束特性。仿真和测试结果表明,该天线具有良好的阻抗匹配和圆极化特性,阻抗和轴比带宽均覆盖了无人机通信系统的两个工作频段,同时天线的剖面高度仅为0.07λ0。因此,实现了结构紧凑、性能可控的宽波束双频圆极化共口径天线,在无人机通信系统中具有潜在的应用价值。     

卫星多波束开线技术的发展

本文综述了欧洲卫星多波束的天线发展的新技术，对各种多波束反射面天线或陈列天线的反射面、馈源、波束成形网络、辐射贴片等的新理论、新技术、新应用作了述评。     

一种新型双频宽波束四臂螺旋天线的设计

根据移动卫星通信和卫星导航定位中对天线宽波束、圆极化和低仰角增益等要求,设计了一种新型的双频四臂螺旋天线,通过将工作于不同频段的两副结构类似的天线以内外共轴的方式形成一个整体来实现双频工作。天线通过开槽线巴伦实现平衡馈电,利用四臂螺旋自身的结构特点构造了90°自相移结构,获得了较好的宽波束圆极化特性。测试结果表明。实测和仿真结果基本一致,天线在两个频段都实现了较好的宽波束圆极化特性。     

一种基于介质加载的地球覆盖波束天线设计

地球覆盖波束天线为低轨卫星与地面终端之间的数据传输建立了通道,文中研究了一种新型的介质 加载地球覆盖波束天线。基于介质加载的方法,文中提出了一种圆极化地球覆盖波束天线设计,该天线由馈电网 络、馈源和介质三部分组成,介质包括底部圆柱部分和顶部半球部分,馈源集成于介质内部。设计的地球覆盖波束 天线工作在C 波段,轴向0°~64°范围内增益在0 dBic 以上,40°方向增益为5. 2 dBic。天线尺寸紧凑,辐射波束具有 较好的空间截止特性,可满足立方星应用。     

基于人工阻抗表面的毫米波圆极化全息天线

基于全息光学原理,提出并设计了一种加载相位调制的毫米波圆极化全息天线,天线由电小尺寸的人工阻抗单元按表面阻抗分布参数排列而成。利用横向谐振技术分析了标量人工阻抗单元表面阻抗的计算方法,建立了单元尺寸与表面阻抗之间的数据库。给出了干涉表面的阻抗分布参数计算方法,通过加载相位调制,实现了全息天线的圆极化。利用Matlab-HFSS联合建模仿真,建立了毫米波圆极化全息天线的基本模型,仿真结果表明,天线工作于35 GHz,波束沿法向偏转35°,中心的轴比小于1.5 d B。     

一种宽带圆极化馈源单元的研制

采用圆锥等角螺旋天线形式,研制了一种宽带圆极化馈源单元,测试了驻波、互耦、方向图、轴比、增益、相位中心。结果表明,在S波段60%带宽内,驻波小于1.78,轴比小于3 dB,增益可达9~10,带内相心稳定,可相扫30°,其重量仅为50 g。该天线是理想的可相扫宽带轻型圆极化馈源单元。     

一种新型宽带圆极化馈源的设计

阐述了一个由螺旋天线和圆锥喇叭所构成的新型圆极化馈源,它在2400MHz～2700MHz的频段内,驻波比小于1.25、轴比小于2dB、10dB波束宽度在76°左右、带宽达12.6％。其结构简单、性能优良,完全满足了工程需要。本文给出了该馈源的设计方法和步骤,以及实验结果,同时也阐述了馈源在调整与测试中应注意的问题。     

低噪音卫星通信天线馈源

为了增大通信容量,在低噪声系统中必须考虑天线的噪声温度,但以往对这个因素的考虑比对天线增益的考虑注意得少。在新的设计中,天线馈源系统在地面终端的4千兆赫的通信频段和6千兆赫的发射频段中都提供500兆赫的频带宽度。ITT 公司的卫星通信终端设备采用两种设计,一是渐变式锥形孔径,使初级馈源的功率洩漏限制在10%以内;二是多模公共孔径。这两种设计都用同时波瓣跟踪,线极化变为圆极化时则放入一个传输型极化器。连续孔径成形的卡塞格伦天线对于同步或准同步通信都能提供最佳的性能。多模馈源技技看来也能提供具有较低噪声、较低旁瓣和较佳波束对称性的非同步设计一样宽的带宽。     

卫视多星站技术

雷达工程中有偏轴扫描的技术方法．其要点是在“抛物面天线或卡塞格伦天线的焦点附近放置多个馈源形成多波束，可用来发现或跟踪多个空间目标”。根据天线的可逆性原理，以上原理则可叙述成为“多个空间目标所发射的多个信号波束．可被放置在抛物面天线或卡塞格伦天线焦点附近的多个馈源所接收。”本法所依据的正是这个原理。