高交叉极化隔离度的液晶极化相控阵天线设计与实现

针对小型化、低成本极化相控阵雷达应用背景,提出了一种基于液晶材料的高交叉正交极化隔离度的极化相控阵天线。与传统极化相控阵天线相比,该设计不需要成倍增加的收发组件和复杂的移相馈电网络。基于液晶传输线移相器特点,结合缝隙耦合辐射原理,提出一种基于斜交耦合缝隙的交叉极化抑制结构,在提升天线单元主极化辐射性能的同时,抑制交叉极化辐射幅度。天线阵列采用由中心向两侧180°反向馈电形式,进一步提升交叉极化抑制比,同时可以实现极化和波束的联合重构。样机实测表明,天线扫描角度可达±40°,增益最大可达16.8 dB,效率高于66%,法向交叉极化隔离度可以达到33.3 dB,法向波束旁瓣最大抑制可以达到36.3 dB;展示了液晶极化相控阵天线的实用性,并且具有低成本、低功耗以及结构简单的特点。

一种提高交叉极化隔离度的16元微带阵列天线

在现代通信中,特别是卫星通信,有时需要比较高的交叉极化隔离度。对于传统的微带阵列天线来说,由于其馈电网络与阵元均处于同一侧,不仅会产生互耦,影响增益,并且交叉极化隔离度也不能满足广大用户的要求。在此提出一种新型的馈电结构,旨在提高其交叉极化隔离度。从仿真中可以看出,交叉极化隔离度能达到40 dB以上,为实现更大型微带阵列天线网络做出一定的理论实践和工程指导。

基于复数FastICA的双极化干扰对消算法研究

为解决卫星通信中极化复用导致的交叉极化干扰问题,提出了一种基于复数快速独立成分分析方法,根据传输信道的对称性对算法作了简化处理,减少了计算量。该算法依据发送端的两个线极化信号的不相关性,在无源信号及混合矩阵的先验信息情况下,构造负熵函数并使其最大化来分离出独立成分,进而实现交叉极化信号对消。仿真实验以正交相移键控调制信号为例,从误差向量幅度、信干噪比、交叉极化隔离度、性能指数这几个指标上进行仿真,仿真结果显示基于复数快速独立成分分析方法对解决交叉极化干扰问题具有良好的性能。

正交偶极子的极化特性分析

双极化相控阵天线的极化特性及其对目标极化散射矩阵测量的影响,将决定相控阵体制雷达获取目标极化信息的精度和能力,是相控阵雷达极化技术的基础。以正交偶极子为阵元模型,分析了双极化阵列天线的空域极化特性及其对雷达目标极化散射矩阵测量的影响。由于两阵元辐射电场在偏离视轴方向的非正交性,不可避免地会引起两天线交叉极化之间的相互干扰。根据传统交叉极化评价指标的定义,分析了正交偶极子天线的交叉极化特性,并从目标极化特性测量性能的角度,定义了双极化雷达系统的交叉极化隔离度,将其表示为极化测量系数矩阵条件数的形式,以衡量全极化相控阵雷达天线的交叉极化特性。

基于遗传算法的高性能赋形天线优化设计

为了在服务区内获得良好的性能,提出了一种新的赋形波束天线优化设计方法。采用对反射面的形状和偏转角度进行联合优化的方法来解决卫星天线布局和性能之间的矛盾。优化过程中将反射面的形变量和偏转角度作为优化变量,然后利用遗传算法对其进行优化从而实现更高的增益和交叉极化隔离度。最终利用该算法对一个赋形波束天线进行了优化设计和分析,仿真结果说明了该优化方法的有效性。

基于BEPCⅡ的腔式束流位置探测系统设计优化与线下测试

研究了基于BEPCⅡ直线加速器的腔式束流位置探测系统(CBPM)的设计。本方案给出的CBPM探头工作频率为S波段,束流管道半径23 mm,参考腔TM010工作频率和位置腔TM110的工作频率一致。由线下测试结果可知,CBPM实物特征参数与仿真结果一致,CBPM水平和垂直方向工作频率分别为2502 MHz和2503 MHz;垂直和水平的四个端口交叉隔离度均优于-44.7 dB;测量线性区域好于10 mm。射频前端电子学负责对CBPM探头的模拟信号进行滤波、放大和下变频等调制。将CBPM探头置于标定平台,对经过CBPM信号进行时域和频域分析,通过计算得到CBPM水平、垂直方向线下分辨率分别为2.87μm、2.16μm。

卫星通信系统中降雨的去极化效应估计

随着对卫星通信容量要求的日益提高,极化复用技术由于能使卫星通信系统容量加倍,因此越来越多的应用到卫星通信系统上。然而降雨引起的去极化效应是影响极化复用卫星通信系统设计的一个重要因素,需要在系统设计时对此进行估算。文章不仅给出了衡量降雨去极化效应大小的指标,还给出了ITU推荐的估计方法,最后通过计算机仿真,得到了符合某型号实际的降雨导致的去极化效应的估计结果,为实际工作提供了重要的理论指导。

卫星上两副不同天线频率复用的可行性研究

在某卫星工程设计中,对两副不同的天线能否频率复用进行了研究。首先从交叉极化隔离度、交叉极化鉴别率的定义出发,分析了两副天线增益、发射功率、交叉极化隔离度的差别对交叉极化鉴别率的影响;然后计算了由于两副天线的指向不同而引起的极化鉴别率的变化。

一种高效率背腔微带振子阵列天线设计

针对卫星通信需求,设计了一种L/S波段宽带圆极化背腔印刷板微带振子阵列天线,由5个切边矩形微带贴片振子辐射单元组成,可实现左右旋双圆极化辐射,又可形成差波束信号用于跟踪。通过对矩形微带贴片、背腔大小以及布阵间距进行结构调整得到一种新型宽带圆极化天线。仿真结果表明,天线工作频段为1.3~2.4 GHz,在通带内轴比参数AR<2,绝对带宽达到1.1 GHz,相对带宽达到59.5%。实现宽带工作的同时,具有良好的圆极化特性。将其作为反射面天线的馈源,使天线具有很高的增益和效率。

卫星通信系统邻星干扰分析方法研究

针对多星组网频率复用卫星通信系统的邻星干扰问题,对一种卫星通信系统邻星干扰分析方法进行了研究。首先计算地面站能否同时接收到邻星信号,若无,则不存在邻星干扰,若有,则需分析干扰的影响。其次计算邻星是否在接收天线主波束范围内,若不是,可认为两星的极化方式对接收系统无影响;若是,考虑双星完全重叠的极限情况,分析最严重的邻星干扰,并给出了综合考虑天线、降雨、倾角、冰晶等因素导致的去极化效应的信噪比计算模型。该方法已成功用于我国某卫星星座通信系统设计并通过了在轨测试,误码率满足系统设计要求。研究可为我国其他多星组网频率复用卫星通信系统的研究和设计提供参考。

基于极化状态配置的宽带相控阵极化控制方法

传统的固定极化状态存在交叉极化隔离度低且有效的扫描角度范围窄等问题,制约了相控阵雷达中极化信息的充分利用。为提高交叉极化隔离度,并解决宽带相控阵中波束方向图畸变问题,提出一种基于极化状态配置方法的宽带相控阵极化方向图综合方案。通过优化不同波束指向的极化状态,并利用有限长单位冲激响应(finite impulse response, FIR)数字滤波器建立宽带阵列方向图综合模型,实现对极化方向图的控制。仿真结果表明,该方法能够有效降低主极化和交叉极化方向图的频率响应,抑制主极化的旁瓣和交叉极化水平。将宽带相控阵的交叉极化隔离度在宽角扫描范围内保持在较高水平,能够满足实际极化相控阵应用的指标需求。

平板动中通卫星天线相位调试方法

针对传统平板动中通卫星通信天线相位调试过程中相位补偿实测值与计算值之间误差较大的问题,本文提出了一种平板动中通卫星通信天线补偿相位块的相位调试方法,该方法通过多次计算平板动中通卫星通信天线水平极化和垂直极化的相位差,对补偿相位进行修正,从而减小补偿相位误差,提高相位补偿的准确度,使平板动中通卫星通信天线的水平极化和垂直极化相位相同,可以有效提高平板动中通卫星通信天线系统的交叉极化隔离度,提升平板动中通卫星通信天线系统的整体性能。

一种提高全极化相控阵雷达极化测量精度的方法

天线交叉极化隔离度与全极化相控阵雷达极化信息精确获取密切相关.为提高交叉极化隔离度,基于三馈点微带贴片天线阵元提出了一种全极化相控阵极化状态配置方法.不同于传统的固定极化状态,如线极化和圆极化,该方法可根据波束指向动态调整辐射信号的极化状态.将交叉极化隔离度提高问题建模成一个多变量带约束非线性最优化问题,从而实现全极化阵元激励幅度和相位的最佳配置.同时,为实现全极化相控阵在极化散射特性测量中的统一化表示,推导了任意极化状态下标准散射体的固有和后向散射矩阵的通用表达式.利用全极化相控阵天线验证了所提极化状态配置方法的有效性和可行性.通过仿真分析,结果表明该方法能够获得更高的交叉极化隔离度,并且能够适应相控阵天线波束宽角扫描特性.经过极化状态配置后的隔离度参数可以显著提高全极化相控阵雷达极化测量精度.