一种W频段宽带多模卡塞格伦天线设计

介绍了一种W频段宽带多模涡旋电磁波卡塞格伦天线设计.采用双极化开口方波导单元构建圆形波导阵列,结合多模馈电波导网络,实现了波束的涡旋模态(l=0,±1,+2)与极化(X极化,Y极化)独立复用;并以此作为卡塞格伦反射面天线馈源,实现了多模式、宽频带、高增益多波束的兼顾设计.仿真结果表明,该卡塞格伦天线能够提供8个模式波束,-10 dB阻抗带宽超过24.4%,覆盖频率范围72~92 GHz,各模式波束增益均超过46.1 dBi.该设计可用于百米量级距离的涡旋电磁波对传,为高速复用传输系统终端设计提供了一种新的解决思路.

湍流大气中激光束经卡塞格伦天线后的传输

将卡塞格伦天线系统等效为一个环形光阑和括束器的组合,通过将环形光阑展开为复高斯函数的叠加,并利用广义的惠更斯-菲涅尔积分公式得到了准直的光束经卡塞格伦天线系统后衍射场的强度解析表达式。研究了湍流大气中光束经卡塞格伦天线衍射的传输特性及光强分布随折射率结构常数和天线遮挡比的影响。该研究工作将对大气激光通信中的端机性能的评估具有一定的意义。

基于空间光通信卡塞格伦天线弊端的探讨

对于任何通信系统而言,天线能否正确发射和接收有效信号是人们最为关心的问题。对于点对点的激光通信系统而言,由于激光与电波迥然不同的特点,在天线系统的设计上更需严格要求。在空间光通信系统中,光学天线是一个物镜系统,通过折射、反射和折射-反射光学系统实现,目前应用比较广泛的是牛顿系统、格林系统以及卡塞格伦系统。讨论了卡塞格伦天线系统,该系统的结构(双反射式)决定了存在遮挡比造成光能量浪费的潜在问题,也就是所谓的渐晕现象。另一个问题是像差,也就是卡塞格伦天线系统要获得良好的像质必须以牺牲视场为代价。基于这两点提出了减小渐晕的几种新方案,并从减小像差上进行了理论分析。

高功率近场卡塞格伦天线的设计

系统地给出了高功率近场卡塞格伦天线的设计。利用内壁光滑的指数型多模喇叭满足高功率微波天线对馈源高功率容量和良好辐射特性的要求,并将介质透镜加载于喇叭馈源口面,以保证对天线副面进行平面波照射。通过优化设计,得到X频段高功率近场卡塞格伦天线的结构尺寸,使其理论功率容量大于600 mW。实测结果与仿真结果吻合良好,证明该设计方案的可行性。

高增益低副瓣卡塞格伦天线设计

由于卡塞格伦天线具有优良的电气和简单的结构特性,因此被广泛应用于雷达、通信、气象、遥感遥测等领域,但是由于天线副面的阻挡影响,卡塞格伦天线要实现较低的第一副瓣电平非常困难。针对限制卡塞格伦天线实现低副瓣电平的各方面因素,通过合理选择天线结构参数,精心设计高性能、高效率的双模照射馈源,在Ka频段实现了高增益、低副瓣卡塞格伦天线,完成了天线波瓣的远场测试,并给出了相应的测试结果。

关于减小卡塞格伦天线副面遮挡效应的研究

卡塞格伦天线以较短的轴向尺寸实现了长焦距天线的性能，且结构具有较大的灵活性，更便于维修与调整，但存在副面遮挡效应。从减小副面直径和偏置卡塞格伦天线两个方面，对如何减小副面遮挡效应进行了讨论。

用有一定电阻的双曲面设计低旁瓣卡塞格伦天线

本文用沿径向有阶梯变化的表面电阻的双曲面来设计低旁瓣卡塞格伦天线 ,给出了双曲面表面电阻值与所需的低旁瓣口径场分布理论值的关系式。计算结果表明 ,只要口径场分布的设计值在低旁瓣口径场分布的理论值上上下波动 ,就能获得与低旁瓣口径场分布的理论值较接近的旁瓣电平和口径利用效率。实测结果与设计结果基本一致。

一种寻求卡塞格伦天线最佳口径分布的方法

寻求到一种确定卡塞格伦天线最佳口径分布的方法。通过卡塞格伦天线的旁瓣电平与相同口径分布的抛物面天线的旁瓣电平的对比说明了寻求卡塞格伦天线最佳口径分布的必要性;用含有旁瓣电平和口径利用效率约束条件的方程组确定卡塞格伦天线最佳口径分布;列举了求卡式天线最佳口径场分布法的可能的其它应用。研究表明,与一般口径场分布相比,该最佳口径场分布有较佳的旁瓣电平和口径利用效率,也就是说,相同旁瓣电平时口径利用效率高或相同口径利用效率时旁瓣电平低。

卡塞格伦天线系统中波束指向角度和天线座机械角度关系的研究与分析

文中介绍的卡塞格伦天线系统中,波束指向角度和天线座机械角度有着复杂的数学关系。采用球面三角法推导了这些关系,作为雷达伺服系统测量和控制波束指向角度的基础。

扭极化变形卡塞格伦天线的雷达截面分析

扭极化变形卡氏天线由于其结构上和电气上的一系列优点,已被广泛地应用于飞行器雷达系统,但对这种天线的散射特性和雷达截面(RCS),至今尚未进行系统的理论和实验研究。本文从天线散射机理出发,分析了这种天线对带内外各种极化波的RCS,给出了轴向入射时天线RCS的计算结果。

基于口面场方法的W波段高口面效率单脉冲卡塞格伦天线（英文）

提出来一种应用于直升机防撞雷达的高口面效率W波段单脉冲双反射面卡塞格伦天线.口面分析方法的提出解决了W波段反射面天线口面相位分布不均匀的缺陷,从而有效地提高了口面的利用效率.利用该方法,本文研究并制作了口径为135 mm、焦距为40.5 mm的W波段卡赛格伦天线,并且设计了由四个E面多缝隙电桥和四个四分之一波导波长延迟线级联构成的和差网络.经测试,该单脉冲天线在93 GHz具有38.6 dBi的和波束增益,相应的口面效率为54.7%;差波束的零深优于-22 dB,副瓣电平小于-18 dB.测试结果与基于口面分析方法的仿真结果吻合,从而证明了本文所研究天线可以应用于高口面效率的W波段单脉冲系统中.

侧馈偏置卡塞格伦天线的波束扫描特性研究

研究了侧馈偏置卡塞格伦(side-feed offset Cassegrain,SFOC)天线,针对SFOC天线的几何结构,讨论了结构参数的改变对天线辐射特性的影响,通过调整天线的设计参数实现天线波束的最佳扫描.对天线在不同扫描角度时的辐射方向图进行计算,分析了方向图的副瓣变化及天线波束扫描时天线增益的变化.仿真结果表明除了馈源被反射面遮挡的情况外,该SFOC天线在扫描过程中增益损失以及副瓣变化均较小,为星载天线的设计提供了参考.

前馈偏置卡塞格伦天线低轮廓设计

低轮廓卫星通信天线不仅具有很好的应用前景,而且具有重要的理论研究价值。前馈偏置卡塞格伦天线不仅具有较高的效率,而且可实现Ku频段和Ka频段双频段共用。给出了前馈偏置卡塞格伦天线实现低轮廓设计的3个步骤:合理配置各参数,使天线高度达到可以满足要求的值;进行椭圆口面赋形设计,达到天线电气所需要的等效口径面积;选择主面的旋转轴,保证主面转轴后电气性能和天线高度变化不大。

时域有限差分法的三维曲面共形技术及其应用于卡塞格伦天线系统

本文研究一种时域有限差分法的三维曲面共形技术，将其用于抛物面及卡塞格伦天线的建模，所得近场分布与实验值等吻合较好。

X/Ka双频段宽带极化扭转卡塞格伦天线设计

针对标准卡塞格伦天线因馈源口径、副反射面以及支杆遮挡而导致的增益较低和副瓣电平较高的问题,文中设计了一种极化扭转变形卡塞格伦天线,通过副反射面的波选择功能、主反射面的90°极化扭转功能最大限度地降低了副反射面及支杆的遮挡效应。针对主、副反射面结构复杂的情况,采用等效介电常数的方法简化仿真模型。首先,利用电磁仿真软件CST对副反射面的反射率和透射率、主反射面的极化扭转特性进行仿真分析。然后,利用电磁仿真软件FEKO对天线主、副反射面进行总体设计仿真优化分析。最后,实测的天线工作绝对带宽为2 GHz,上、下边频以及中心频点和方向图的副瓣均小于-20 d B,且实测结果与理论计算及FEKO仿真结果较为一致。

二维卡塞格伦天线系统的近场分布

用时域有限差分法研究二维卡塞格伦天线系统的近场分布．通过对二维曲面的建模，将共形时域有限差分技术应用到卡塞格伦系统．在考虑系统存在漏场缝隙和屏蔽导电壁的情况下，得出各处的近场分布．

波束波导馈电的新型偏置近场卡塞格伦天线

提出一种新型偏置近场卡塞格伦天线,天线的主副镜均由具有圆口径的抛物面镜构成,给出了主副镜的几何参数和设计方程。采用非传统且适应高功率应用的波束波导进行馈电,天线系统(含波束波导)采用了几何光学和去极化的设计方法。根据照射锥削角和高斯束腰设计了方向图圆周对称的波纹喇叭馈源。在此馈源喇叭的基础上,根据高斯波束法得到波束波导各镜面尺寸。采用物理绕射理论对一个设计实例的方向图进行分析,证明该天线系统具有极低的交叉极化电平和旁瓣电平。

卡塞格伦天线系统中天线座坐标系与目标波束坐标系的关系

介绍了《数字式天线定位系统与方法》一文中所讲的飞机坐标系 (雷达波束坐标系 )与目标波束坐标系之间相互关系的变换矩阵T的推导方法。馈源发射的雷达波束坐标系经平板反射天线 (卡塞格伦天线 )反射后成为一个新的目标波束坐标系。当采用坐标旋转方法来推导上述二者关系时 ,反射板在对雷达波束坐标系的反射过程中 ,使坐标系发生一个旋转效应———旋转角 β。求解旋转角 β,最终得到飞机坐标系 (雷达波束坐标系 )。

赋形卡塞格伦天线的最佳吻合方法

本文根据等光程条件,对于由离散点集表示的赋形卡塞格伦天线,建立了一般变形面的最佳吻合赋形面的参数方程,从而可求得最佳吻合赋形面的六个参数以及实际变形面对最佳吻合赋形面的偏差的均方根植,为赋形卡塞格伦天线的最佳吻合调整提供了理论数据。

卡塞格伦天线副反射面运动扫描研究

星载大口径反射面天线运动扫描中会产生较大干扰力矩,对卫星平台姿态稳定造成较大影响。研究了天线副反射面运动扫描技术,在卡塞格伦天线系统中固定主反射面和馈源系统,通过运动副反射面实现波束扫描。卡塞格伦天线副反射面扫描运动中,每个特定扫描角度存在方向图性能恶化程度最低的最佳副面位置,运用射线优化法对各扫描角度对应的最佳副面位置进行求解。文中给出了设计流程,通过软件进行仿真设计,加工了天线测试系统并进行方向图测试,验证了设计方法的正确性。