几种常见星载有限扫描天线的方案比较

本文对应用于同步轨道的几种常见星载有限扫描天线（相控阵馈电的共焦双透镜天线、相控阵馈电共焦双反射面天线、组合馈源激励的双反射面天线和直射相控阵天线）所需单元或馈源数目进行比较,结果发现：在服务区不出现栅瓣条件下,它们所需的单元或馈源数目基本上是一样的。这一结论对星载有限扫描天线方案的选取有着非常重要的指导意义。     

用于探地雷达系统仿真的行波天线等效模型及应用

为了能够建立一种简单、通用且不需对实际天线建立物理模型的等效模型,提出了一种用于冲激脉冲探地雷达系统时域仿真的行波天线等效模型,该模型仅需考虑天线上的电流分布,将时域有限差分算法嵌入该模型,实现天线自由空间辐射场的计算,并将计算结果与加载领结天线辐射波形进行对比,通过对雷达半空间扫描进行仿真,将扫描结果与探地雷达实测A扫,B扫数据进行对比,可以实现较好的吻合,验证了模型的正确性,为模型应用于2种极化方式考察和多天线配置方案考察中奠定技术基础。     

相控阵结合伺服辅助的车载动中通天线跟踪方法

天线跟踪功能是车载动中通系统( SOTM)提供无线通信能力的前提,相控阵天线能提供较好的跟踪性能,但是存在波束扫描范围有限的问题。为实现相控阵天线全方位跟踪能力,提出了一种相控阵+伺服辅助的方法。给出了算法数据处理流程,并完成了原理样机设计。根据原理样机工作原理给出了跟踪角误差计算公式,测试结果与计算结果相符。测试结果表明：在(57.88~115.76)。/s角速度下,通信链路信噪比损失小于0.5 dB。     

一种应用于相控阵的圆极化宽带宽角天线

针对目前圆极化相控阵天线带宽不足、扫描角度不够大等问题,设计了一种圆极化正交四叶草天线,并 做试验研究了该天线在相控阵系统中的应用情况。该天线图案涂覆在印制板正、反两面,采用同轴电缆进行馈电,结构 简单易于实现,在阵列中通过单元间隔离柱实现了大角度扫描匹配以及宽带轴比特性。文中给出了该圆极化天线的仿 真设计结果、天线阵列样机实测结果及应用举例。根据仿真及实测结果的互相验证,可以看出该圆极化天线在空域内 扫描驻波良好,具有超过35%的阻抗带宽及轴比带宽,同时该天线结构简单、重量轻,适用于模块化相控阵雷达系统。     

天线平面近场测量扫描架的位移控制

平面近场测量是天线测量的一种重要方法,而平面近场扫描架是天线近场测量系统中的关键设备,对它的控制直接关系到整个近场测量系统的成败。本文介绍了一种天线平而近场测量系统中扫描架的结构,工作原理及控制方法。实践证明,这种控制方法完全满足系统要求。     

宽带数字光波通信系统光学天线的设计及计算

从宽带数字光波通信系统光学天线的要求出发，采用一种简化的高斯光束计算模型，设计出收发合一，具有跟踪、扫描功能的离轴折反式光学天线，并给出了天线性能的计算和实验的结果。     

窗函数在相控阵天线平面近场测量中的应用

有限扫描面截断是影响天线平面近场测量精度的主要误差源之一，尤其是对于波束扫描的相控阵天线的平面近场测量更是如此。为了减小相控阵天线平面近场测量中的有限扫描面截断误差，介绍了余弦窗函数并将其应用到相控阵天线平面近场测量中。计算机模拟结果表明，通过对近场进行加余弦窗的数据处理能够有效地减小有限扫描面截断误差。提出了对近场数据进行加余弦窗处理的适用条件。     

一种轻型敌方武器定位雷达天线

本文讨论一种用于敌方武器定位雷达的轻型园柱形波导阵列天线。天线的锐波束通过一馈源喇叭机械旋转实现360度的方位扫描,而有限的仰角扫描则通过改变频率产生。本文还讨论了理论设计的折衷办法,并提供局部阵列的试验数椐。     

一种减小相控阵天线球面近场测量截断误差的方法

在相控阵天线球面近场测量中,有限扫描面和相控阵天线波束扫描将会引起较大的截断误差.为了解决这一问题,提出利用基于遗传算法参数优化的余弦窗函数对近场数据进行加权处理的方法来有效减小截断误差.以半波振子组成的矩形平面阵作为待测天线,对相控阵天线球面近场测量进行了计算机模拟.模拟结果表明,通过对近场数据进行加余弦窗的处理并用遗传算法对参数进行优化能够大大减小相控阵天线波束扫描时的有限扫描面截断误差,从而证实了文中所提出方法的正确性和有效性.     

激光星间链路中天线扫描捕获技术实验室模拟研究

对激光星间链路中的天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究。首先建立了天线扫描捕获理论模型 ,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间关系进行了数值仿真分析。设计实现了一套天线扫描捕获实验室模拟系统 ,通过模拟实验对部分数值分析结果进行了验证 ,实验结果与数值分析结果基本符合。     

搜零法在相控阵雷达罩电性能测试中的应用

在机载相控阵雷达罩电性能测试过程中,由于被测天线是相控阵天线,使得测试方法与经典测试方法有所不同.文中对搜零法在相控阵雷达罩电性能测试中的应用进行了探索,确定了搜零系统中相控阵天线的安装方式和收发电轴对准的判据,集成了一套相控阵雷达罩电性能搜零系统,系统功能和精度满足测试需求.还在X波段相控阵雷达罩电性能测试中验证了搜零法的有效性,测试数据规律正确且重复性良好.测试结果表明相控阵雷达罩电性能搜零系统可用于新型战斗机雷达罩研制过程.     

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.     

X波段一体化阵列天线设计

设计了一种X波段一体化阵列天线。通过对微带辐射单元和功分器、多层校正网络的一体化设计,便于和有源器件集成,结构紧凑、重量轻。实验结果表明:在X波段内,驻波小于1.7,天线阵H面扫描角度达到±45°,满足实际使用的要求,设计思路和设计方法具有很好的可扩展性。     

平面相控阵天线极限扫描空域分析

基于平面相控阵天线单元间距由设定的扫描空域中不出现栅瓣条件确定，分析了在选定矩形栅格和三角形栅格的阵列单元间距后，平面相控阵天线的极限扫描空域，揭示了相控阵天线尚未被充分利用的扫描资源。     

An array-compensated spherical reflector antenna for a very large number of scanned beams

There are many stringent demands imposed on the applications of spaceborne antenna systems. One of the most challenging demands is the generation of multiple beams with the ability to scan a very large number of beamwidths. Since the parabolic reflectors have limitations in this application, a 35-m spherical reflector antenna is proposed for a geostationary radar antenna at Ka-band (35.6 GHz) due to its inherent capability of scanning the beams to very large number of beamwidths. The utility of using planar array feeds for correcting spherical phase aberrations is investigated to overcome the performance degradation effects. Two different methodologies are developed for the array excitation coefficients determination based on phase conjugate matching and the results are compared. Using the compensating feed array, the radiation characteristics of the compensated spherical reflector are simulated for no scan and large scan cases and the results are compared with the uncompensated case to show performance improvement. In order to demonstrate the technological readiness of the concept a 1.5-m breadboard model is designed to be built for experimental measurements. Some important mechanical design tolerances and realistic array feed topologies are investigated. The antenna concept developed in this paper is advocated to be used in the next generation of geostationary satellite antenna systems for remote sensing radar applications.     

一种基于压控移相技术的低成本相扫天线

研制了一种基于铁电体压控移相技术的低成本相扫天线阵列,该天线采用空间馈电透镜型式,省去复杂的馈电网络,减少移相器/TR组件数量,能显著降低相控阵天线的制造成本。介绍了空馈铁电体透镜相控阵天线系统的组成及其特点。对透镜天线关键部件的设计作了详细阐述,给出了12列铁电体空馈透镜天线阵列的实验结果,结果表明:在X波段,研制的铁电体透镜天线阵列在10%频带内可实现天线波束±45°的电控扫描,各扫描状态的输入驻波比小于1.4。     

相频扫描阵列通道幅相测试方法研究北大核心CSCD

相频扫描阵列具有频扫低成本和相扫控制灵活等优点,被广泛用于军事和民事。该类阵列的增益、相位扫描面波束副瓣等受通道的幅度相位一致性影响较大,需要经过校准补偿以获得高性能波束。准确高效的通道幅相测试方法是进行校准的前提和基础。文中首先分析了组成相频扫描阵列的波导缝隙天线近场区域的辐射特性,得出在柱面波区域进行取样的可行性。在此基础上提出了扫描架逐行移动取样以及中场取样两类共五种测试方法,并给出了程差的幅相补偿方法。计算了各测试方法所引入的系统误差,分析了它们各自的适用场合。最后对比其中两种测试方法在某相频扫描阵列样机中的幅相测试结果,并给出了补偿校准后的波束测试结果,验证了文中所提出测试方法的准确性和有效性。     

渐变巴伦馈电的超宽带天线单元及阵列研究

为了满足超宽带电子系统对天线的需求, 研究了强互耦超宽带天线单元及阵列.首先设计了能够满足强耦合线极化的天线单元, 然后研究了超宽带相控阵天线阵, 设计了10×10天线单元组成的阵列.以此为基础, 利用高频电磁场仿真软件在二维周期环境中模拟了无限大周期阵列.结果表明, 在满足尺寸约束的前提下实现了二维周期边界下超宽带阵列的功能要求, 同时, 解决了强互耦效应下超宽带无限大偶极子相控阵进行全阵列仿真耗时极多、难度极大的问题.为了解决阵列单元如何有效馈电的问题, 在分析了天线单元结构设计的基础上, 研究了渐变结构巴伦的馈电特性, 并将这种馈电结构与上述强耦合超宽带天线单元相结合, 对单元结构和馈电方式进行了优化, 实现了超宽带馈电的效果.加工了天线阵列并在微波暗室中对不同频点进行了测试, 测试结果与仿真结果吻合.从测试结果可以看出, 主平面辐射方向图在不同频点内的最大扫描角波束峰值增益均大于5 dBi, 最大达到20 dBi, 满足设计要求.说明所设计的阵列天线能够应用于实际微波系统中.     

X波段二维宽带宽扫背腔微带天线

设计了一种X波段背腔微带天线,采用探针和口径耦合相结合的馈电方式实现了小单元间距下单层微带贴片的宽带工作,并弱化了馈线寄生辐射对方向图的扰动。设计加工了8×8单元的天线小阵。实测结果表明,该天线在设计要求的2GHz带宽内驻波小于1.5,驻波小于2的相对带宽25%;方向图测试结果表明实现了方位向45°、俯仰向30°的扫描,增益22.8dB,天线效率大于80%,可满足二维宽带宽扫瓦片天线的实际应用需求。