大孔径全可动射电望远镜换馈系统设计

为了进一步满足探月工程、深空探测和其他天文观测任务的需求,对设计初期只配置了一个S/X双频馈源的昆明40 m孔径全可动射电望远镜进行升级改造,研制了其换馈系统。在不改变现有天线结构及光路的基础上,拆除了原S/X双频馈源,安装了新的S/X双频馈源,并增加了C频段、Ku频段馈源;给出了换馈系统的详细设计和实施方案,实现了3个馈源间自动快速可靠的切换。对馈源改造之后的天线性能进行了测试,结果表明,天线的主要性能指标有所提升。馈源及换馈系统改造之后,大孔径全可动射电望远镜具有多频段接收能力,能够完成更多频段的天文观测和深空探测任务,提高了望远镜的观测效率和科研产出。

高功率超宽带馈源设计与实验

针对大型抛物反射面天线中的高功率超宽带馈源,提出一种恒阻抗不平衡-平衡转换结构(巴伦)加切比雪夫渐变线TEM喇叭的馈源设计方法,采用数值模拟研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性,并进行了测试实验。结果表明:该种馈源结构在较小的体积下具有低反射、高带宽和高馈电效率的优点。该馈源已成功应用于大型高功率抛物反射面天线。

结构因素对圆锥喇叭电性能影响的仿真分析

馈源是射电望远镜天线系统的一个重要组成部分,其性能将直接影响整个天线系统的电性能。针对射电望远镜天线系统中典型的圆锥喇叭馈源,通过三维电磁仿真软件(CST STUDIO SUITE 12.0)进行建模,分析了不同圆锥度、椭圆度及不圆度对圆锥喇叭馈源远场方向性的影响。结果表明:口径面的椭圆度在一定范围内变化时,对圆锥喇叭馈源方向性的影响较小,且其回波损耗小于-15 dB;圆柱波导段的圆锥度大于1∶20时,圆锥喇叭的效率会受到一定的影响;不圆度的影响则较大。文中得到的结构因素对圆锥喇叭馈源电性能影响的研究结果,对射电望远镜天线系统中圆锥喇叭馈源的设计和制造具有一定的参考作用。

太赫兹开槽介质型菲涅尔天线设计

设计了一款工作在太赫兹频段的开槽介质型菲涅尔(Fresnel)透镜天线,该天线由馈电结构和透镜结构两部分组成。利用CST微波仿真软件,首先设计波纹喇叭馈电结构,其次基于波纹喇叭馈电结构设计开槽型菲涅尔透镜天线,分析全波周期、焦径比和子区等对天线性能的影响,通过横向和纵向对比,确定最佳天线参数。结果表明对天线性能影响从大到小分别为:焦径比、全波周期、子区。焦径比F/D=3、全波周期w=3、子区P=4为最佳天线参数,波纹喇叭馈电天线经过开槽介质型菲涅尔透镜天线聚焦后,天线的增益提升12.5 d B。

超宽带匹配馈电结构的设计与实验

设计研制了一种低阻抗传输线向高阻抗超宽带天线馈电的馈电结构,理想情况下,该馈电方法可实现特性阻抗为50Ω的同轴传输线向特性阻抗为200Ω的超宽带天线匹配馈电。分别用TEM喇叭天线和抛物反射面天线进行了实验验证,结果表明,与同轴线直接馈电相比,采用该匹配馈电结构后,TEM喇叭天线的辐射场强提高了15%,反射面天线的辐射场强提高了27%。

TEM喇叭天线设计与实验

设计了一种带有机玻璃天线罩的地平板结构横电磁波(TEM)喇叭接收天线,通过对馈入结构和辐射特性的理论分析初步确定关键结构尺寸,然后利用CST建立天线真实模型,完成相关结构参数的仿真优化,实现了快脉冲的较小馈入反射,时频特性良好。最后的天线测试结果表明,该TEM喇叭天线输入阻抗56Ω,有效高度0.024 m,传递函数在3 GHz以内保持稳定,具备较好的时域保真度和馈入反射特性,适于作为超宽带接收天线。

介质加载角锥喇叭的理论研究

提出了一种尖劈形介质加载喇叭模型。作了理论分析和实验验证,均表明加载介质确有展宽普通喇叭E 面方向图主瓣、降低副瓣的改善效果,副瓣电平能压低到25dB 以下。得到了一种结构简单而高效的喇叭馈源。

毫米波多模单脉冲喇叭馈源的分析与设计

对多模单脉冲喇叭馈源的理论和设计方法进行了研究。针对高次模的模比计算和控制难点,提供了一种准确的分析理论,给出了高次模的产生规律和模比的计算方法。在此基础上分析设计了一个毫米波多模单脉冲喇叭馈源并加工了实物,其实测结果表明,该馈源具有带宽宽(>5%)、驻波比小(<1.2)、和差矛盾小(<1.5 dB)、方位和俯仰面方向图对称性好的特点,与理论分析结果、仿真设计结果非常吻合,达到了预期的设计效果。

改进型Potter喇叭的一种优化设计方法

提出了一种设计改进型Potter喇叭的优化方法,并用该方法设计制作了一个带宽为11.7～12.2GHz,-13dB的波瓣宽度为56°的改进型Potter喇叭,最后做了实验,得到了令人满意的结果。

C频段高增益低旁瓣天线馈源设计

测控系统中的收发天线要求有较好的隔离度,收发天线系统的旁瓣要尽可能地小,要达到这样的要求往往天线的成本很高。文中设计了一种加扼流环的圆锥喇叭来作为抛物面的馈源,实现低成本的高增益、低旁瓣的收发天线系统。实验结果表明加扼流环的圆锥喇叭照射抛物面的天线具有低副瓣、高增益的特点,实现简单,性能优越。本文的结果已经应用到某C频段测控系统中。

超宽带馈源技术发展综述

反射面天线是最主要的高增益天线形式,在与无线电相关的各个领域具有广泛应用。随着科技的发展,对于超宽带(UWB)反射面天线的要求日益迫切。因此,作为反射面天线核心的馈源,如何在超宽的频带内具有良好的阻抗特性、恒定的辐射特性和稳定的相位中心,已成为当今天线技术的研究热点。给出了超宽带馈源的设计要点,总结了超宽带馈源的类型、特点和发展现状,并对超宽带馈源设计技术的未来提出了展望。

毫米波抛物面多波束天线分析与设计

针对工程实际应用,本文深入分析了主模圆锥喇叭馈电多波束抛物面天线的辐射特性,通过快速哈特莱变换(FHT)对辐射场积分的处理,利用软件优化仿真得到了抛物面多波束天线设计的关键参数和辐射方向图,大大简化了工程设计中各设计参数的复杂考虑和计算量,最后利用优化结果设计了8波束抛物面天线。该分析对工程设计有着极其重要的参考价值。

TEM喇叭馈源与共面馈源脉冲辐射天线性能比较

在反射面尺寸一定的情况下,优化设计了TEM喇叭馈源与共面馈源脉冲辐射天线,并对比了两种天线的辐射性能。分析了反射面型脉冲辐射天线的工作机理,通过准静态近似,分别得到了两种天线的远区辐射场解析解。通过理论求解,得到了两种馈源在反射面口径造成的场分布,为天线结构设计提供参考。通过分析不同脉冲宽度时两种天线的辐射情况,比较了这两种馈源性能的优劣。完成了上述两种GW级高功率高效率馈源的研制,并开展了对比实验,实验结果与理论分析相吻合。

小张角环加载波纹喇叭中表面波的传播及辐射特性

本文利用空间谐波法导出了小张角环加载波纹圆锥喇叭中表面波的传播方程，利用数值方法求解该方程，并分析了表面波在喇叭内的传播及辐射特性。数值计算结果与实测值吻合一致。结果表明，喇叭内激励的表面波主要影响喇叭的Ｅ面辐射场和交叉极化辐射场。

赋形波纹喇叭模转换的数值计算

本文提出用三次样条函数来逼近赋形波纹喇叭模转换计算公式中模转换系数的数值方法，导出了喇叭辐射口多模透射系数和喇叭输入口多模反射波系数的离散化计算公式，较好地解决了这种喇叭模转换计算的难题，并得到了与实测值吻合一致的数值结果。

低波段大功率超宽带双极化雷达馈源分析

大功率超宽带馈源设计是UHF到L波段超宽带雷达天线的关键技术。在超宽带频带内,馈源需保证对天线反射面的大功率高效激励,这有很大的难度。通过对几种大功率超宽带双极化馈源实现方案的对比分析,得到了比较好的解决方案。

卫星便携站馈源喇叭天线的研究和设计

对卫星便携站的馈源喇叭进行了研究,并设计了一款新结构的介质加载馈源喇叭天线,以替代该卫星便携站原有的波纹喇叭馈源。该介质加载馈源喇叭天线的特点是结构简单、组装简易、成本低廉。通过比较和分析,该天线具有增益高、反射小、交叉极化低、波束对称及波瓣尖锐的优点,尤其是天线的口径效率最高可达到95.7%。可见介质加载馈源喇叭非常适用于卫星便携站的馈源以及卡塞格伦天线的初级辐射器。

改善单脉冲卡塞格伦天线的副瓣

介绍用五喇叭“差”通道的部分相加信号与中间喇叭的信号同相相加来改善馈源“和”通道的口径场分市,可以较多地降低天线副瓣电平,而天线效率降低不多,差性能不变。

一种性能改进了的大张角四脊型超宽带馈源的研制

超宽带馈源在通信和射电天文等领域有着极高的应用价值。四脊喇叭作为宽带馈源的一种重要形式，存在着反射损耗性能较差，方向图随频率波动严重，照明张角难以拓展等诸多缺陷。本文基于国际上已有的研究基础，设计了一款工作于1.2~6.8 GHz的双极化大张角四脊型超宽带馈源。该设计方案对脊片部件采用了“削出倒角”、“厚度赋形”和“脊片外延”的改进措施，显著改善了馈源在低频段的反射损耗性能，同时也拓展了照明张角，使其能够更好地应用在大张角主焦照明的场合。实测结果显示出，该超宽带馈源的带宽和反射损耗性能均略优于国外样机。在边缘照明角为68＆#176;的大张角情况下，该馈源依然可以在1.2~6.8 GHz的带宽（相对带宽5.67：1）内达到低于-10 dB的反射损耗，其中在2.5~5.3 GHz内的反射损耗低于-15 dB。而且，该馈源在E面和D面的-12 dB边缘照明角随频率的波动小于20＆#176;。

0.3THz紧凑型反射面天线

介绍了一部工作在0.3 THz的紧凑型高增益反射面天线。该天线包括馈源喇叭、分光片以及反射面三个部分,天线的组成部件集成在一块底板之上,底板尺寸为19.4 cm×16.8 cm。首先,通过理论设计确定天线各个组成部分参数和布局;进而,通过精密机加工手段得到一体化的天线样机;最终,利用平面近场测试系统完成方向图测试。测试结果表明,天线增益大于40 dB,副瓣低于-10 dB,从而在紧凑空间内实现太赫兹高增益天线。