星载低剖面一维相扫缝隙阵天线设计

针对星载相控阵雷达应用背景,提出一款工作于Ku频段的低剖面轻量化一维相扫缝隙阵天线。天线基于射频-数字-供电一体化设计思路,并采用系统级封装(system in package,SiP)芯片实现高密度结构集成。与传统基于砖式或瓦片式收发(transmit/receive,T/R)组件的相控阵天线相比,所提天线设计可以有效降低天线剖面高度和重量。天线中心工作频率为16 GHz,具有600 MHz工作带宽,可实现一维方向波束扫描。此外,天线设计了自校准网络,可用于在轨期间射频通道幅相特性实时检测。样机实测结果表明,天线扫描角度范围可达±30°,等效全向辐射功率(effective isotropic radiated power,EIRP)与接收增益与噪声温度比(gain-to-noise temperature ratio,G/T)值测试结果均与理论计算值吻合。

宽频带膜片激励波导窄边非倾斜缝隙阵天线

文中提出一种新型宽频带低交叉极化的波导缝隙线阵设计,辐射单元是由波导内膜片激励的窄边非倾斜缝隙,线阵划分成多个子阵,并由功分器馈电。设计、加工了一个16单元X波段的均匀直线波导缝隙阵,测试得到7.2%阻抗带宽(VSWR≤1.5),天线辐射方向图最高副瓣电平低于-11.8 dB,并且具有低于-39 dB的交叉极化特性。

波导缝隙阵天线的快速优化设计

本文利用E lliott设计方程考虑波导缝隙阵天线中单元间的耦合效应,提出“电流分布逼近”作为目标函数,利用遗传优化算法对谐振式波导缝隙阵天线进行方向图优化设计.本文设计了一个4元波导缝隙阵,证明了这种方法是有效的,并完成了一个8元缝隙阵的设计实例.数值结果表明,本文方法相比于传统“方向图逼近”优化方法更加快速有效,并且可以应用到大型的波导缝隙阵的设计之中.

3mm平板波导缝隙阵天线设计研究

3mm波段多层平板波导缝隙阵天线口面利用率、阻抗带宽明显优于传统单层结构,适用于小型化高精度无线探测设备。由于3mm波段波长短,加工误差对天线性能影响较大,本文重点分析了加工工艺对天线参数选取的影响,对电气设计进行了优化,更好地满足了可制造性要求。通过加工3mm的平板缝隙阵天线样件,对其缝隙参数的加工误差进行定量分析,并且对比了电气性能的仿真和实测结果,证明了该设计方法的有效性和实用性。

3毫米波段缝隙阵天线的热电一体化设计研究

在3毫米波段雷达导引头系统中,收发组件与波导缝隙阵天线集成装配,其工作过程会使天线温度上升,从而导致天线性能恶化.为了使天线在不同温度下均保持最佳性能,提出一种基于电磁与热一体化的设计方法.通过对天线样机在典型工作温度下的仿真分析与实验验证,证明了此设计方法的有效性和可行性.

波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验

本文提出利用矩量法和等效边缘电磁流方法混合研究波导馈电的缝隙阵天线的频率响应和散射问题 ,得到数值结果 .分析了基函数的确定法则和波导缝隙阵天线的频率特性的决定因素 ,确定了计算波导缝隙阵天线散射特性时波导的作用是不可忽略的 .通过实验校验 ,分析了理论计算的误差来源 。

随机振动对波导缝隙阵天线增益影响的等效算法研究

波导缝隙阵天线具有结构紧凑、质量轻、性能好等优点,常被用于机载或弹载雷达等多种设备。随机振动是雷达工作时的主要载荷形式,振动引起的天线变形会对天线增益产生一定影响。目前用传统方法计算随机振动对天线增益影响的过程非常复杂,且计算量很大,为此提出一种利用位移响应的均方根来计算随机振动对天线增益影响的等效方法。假设随机振动是满足均值为零的正态分布的随机过程,利用各个节点的完全相关性可生成多组样本,首先利用传统方法和等效方法分别计算得到随机振动下天线增益的均方根,然后利用泰勒展开式推导等效方法的适用条件,最后以宽边波导缝隙阵天线为例,通过数值仿真和实验验证等效方法的有效性。研究表明:等效方法误差小于0.1dB,该方法在满足一定条件时,能够快速计算随机振动对天线增益的影响。该等效算法可大大提高计算效率、节约计算时间,同时计算结果具有重要工程意义,为天线设计人员提供参考。

单层波导缝隙阵天线的设计与仿真

单层波导缝隙阵天线与多层波导缝隙阵天线相比,具有结构简单,纵向尺寸更小,加工成本低等特点,本文首先对单层波导缝隙阵天线的功分网络进行了设计与仿真,分析了Π型结、T型结以及H-T功分网络的结构及场分布,并分别采用Π型结、T型结以及H-T功分网络完成了单层波导缝隙阵天线设计,仿真计算结果表明:Π型结、T型结可分别实现同相和反相等功率馈电,而H-T功分网络可实现任意功率馈电,均可以作为单层波导缝隙阵天线的功分单元。仿真结果验证了本文设计方法的正确性。

实现平板缝隙阵天线低副瓣的一种设计方法

简要介绍了弹载雷达导引头天线实现低副瓣电平的重要性,分析了平板缝隙阵天线采用的几种典型的口面分布在实现低副瓣电平时存在的优缺点,并对平板缝隙阵导引头天线低副瓣电平设计给出一种设计方法,此设计方法在仿真实例中得到了验证。

W波段平板缝隙阵天线的多场耦合分析

采用多物理场耦合仿真技术设计了一部W波段低副瓣平板缝隙阵天线,重点研究了热-结构-电磁多物理场耦合的仿真设计方法,通过对W波段平板缝隙阵天线在温度场、位移场和电磁场综合环境下的耦合分析,验证了高频天线单一的电磁理论仿真结果与实际使用时的电气指标存在较大的差异,这对预测和优化复杂弹载环境下W波段平板缝隙阵天线的电气性能具有重要的指导意义。

基于T型结馈电的单层波导缝隙阵天线设计

单层波导缝隙阵天线与多层波导缝隙阵天线相比,具有结构简单,纵向尺寸更小,加工成本低等特点。文章采用天线阵列综合及Elliott设计方程完成了单层波导缝隙阵的阵面设计,分析了T型结结构及其场分布,并由T型结形成单层波导缝隙阵天线的馈电网络,实现了任意功率分配;将天线整体在Ansoft HFSS中建模仿真,验证了该设计方法的正确性。仿真计算结果表明:T型结可实现相位反相功率任意分配馈电,可以作为单层波导缝隙阵天线的功分单元。

基于改进遗传算法的波导缝隙阵天线设计方法

针对毫米波引信波导缝隙阵天线在固定的小体积内难实现低副瓣的问题,提出了一种基于改进的遗传算法降低毫米波导缝隙阵天线副瓣电平的设计方法。该方法利用Matlab编程计算得出缝隙参数及其泰勒线阵阵元激励幅度,通过改进的遗传算法优化泰勒线阵阵元激励幅度,有效地降低了毫米波波导缝隙阵天线副瓣电平。仿真结果表明,采用这种基于改进遗传算法的波导缝隙阵天线设计方法,使得天线的副瓣电平降低了3.83dB。

折叠波导缝隙阵天线的展开形变及辐射特性研究

折叠波导缝隙阵天线在太空中展开时可能产生的应力形变会影响其辐射特性,因此在设计时需要充分研究形变的机理和可能产生的影响。本文首先分析和计算薄膜波导在展开时受到拉伸而可能产生的形变,然后分析了形变带来的波导特性阻抗等的变化,以及由此导致的波导缝隙阵天线的驻波、增益以及副瓣电平等辐射特性的变化。该分析方法联系了波导所受外力和电磁场特性之间的关系,为实际工程提供有益的理论指导。

论基片集成波导缝隙阵天线在对地观测卫星中的应用

基片集成波导缝隙天线具有传统波导缝隙天线的优良特性,同时又具有结构紧凑、易于加工和集成等优点。本文论证基片集成波导缝隙阵天线用作对地观测卫星数传天线的可能性,提出二维机械扫描和方位机械扫描附加俯仰电扫描两种方案,并列举了一个X频段右旋圆极化基片集成波导驻波阵的设计实例,仿真结果显示辐射波导单元增益达到12.9dBi,交叉极化达到-24 dB,相对带宽达到8%,阵列增益预算达到25 dBi,满足卫星应用要求。

波导缝隙相阵天线阵面平面度误差分析

在简要介绍平面度误差理论的基础上 ,根据波导缝隙相阵天线的结构特点 ,对影响天线阵面平面度误差因素进行分析 ;介绍实际测量方法 ,以便于在波导缝隙相阵天线结构设计和加工中 ,进行合理的公差分配及测量。

基于波导馈电的基片集成波导缝隙线阵天线

设计了一款Ku波段低损耗、低旁瓣的基片集成波导缝隙线阵天线,天线的馈电结构由波导到基片集成波导转换器组成,线阵是由基片集成波导上表面所开的8个纵向缝隙组成。软件仿真计算表明:天线工作频率范围为12.14～12.84 GHz(阻抗带宽5.6%,输入输出散射参数S11<-10 dB);在整个工作带宽内,天线增益均大于14.5 dB,旁瓣电平低于26 dB,与预期的Taylor分布(最低旁瓣电平SLL=30 dB)比较相符。

X波段柱面共形基片集成波导纵向缝隙天线阵的实验

利用基片集成波导SIW(substrate integrated waveguide)技术设计了一款X波段柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵。通过分析柱面共形的SIW的传输特性,沿用传统矩形波导谐振缝隙天线阵的设计方法,设计了柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵。该天线具有传统的矩形波导缝隙天线阵主瓣宽度窄、方向图可以赋形、交叉极化电平低等优异特性,同时实现了天线的小型化、轻型化。由于基片集成波导完全集成于介质基片中,使得天线与平面电路的馈电连接变得非常简单,可以用微带直接馈电,减少了中间馈电电缆以及馈电转接头的损耗,从而使天线和平面电路的集成也成为可能。实验结果验证了这种设计方法的正确性。

波导缝隙阵引信天线的设计和仿真

介绍了缝隙单元在波导宽边中心线一侧排列的线阵的设计过程 ,然后应用有限元法来求解缝隙间存在互耦、阵列终端接匹配负载时的缝隙阵天线的方向图 ,并与实际测量结果进行比较 。

波导宽边纵向缝隙阵的分析

采用等效电路与矩量法相结合的方法，建立波导宽边纵向缝隙数学模型。它既克服了一般效电路分析方法无法进行频率特性分析的缺点，又克服了利用一般矩量法求解积分方程仅适应于几个缝的小阵的缺点。这种分析方法缝隙的辐射导纳是由矩量法直接求解的，与站平时征于谐振状态无关，因此，可以分析天线性能随频率的变化情况。介绍的分析方法包括一互耦，考虑了波导的壁厚、利用该分析方法。

导航与制导

0612408 实现平板缝隙阵天线低副瓣的一种设计方法[刊,中]／张立东／／制导与引信．-2005,26(4)．-33-38(C2) 简要介绍了弹袭雷达导引头天线实现低副瓣电平的重要性。