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。

基于反射阵天线的无线输能系统设计与实验

微波无线输能技术因其传输距离远,易于调控,近年来受到广泛的关注。文中提出一款基于移动馈源的波束扫描平面反射阵天线,该阵列由19×19个移相单元构成,整体尺寸为490.2 mm×490.2 mm。通过仿真验证了提出的移相单元可以覆盖360°全相位,且反射系数大于-0.1 dB(97.7%)。基于CST全波仿真表明,设计的反射阵扫描角度为-28°~+25°。同时,搭建了一个微型的传能系统用于验证反射阵天线的性能。通过实验验证发现在有平面反射阵天线的情况下,在其辐射近场范围内,无线传能系统接收终端获得的功率提高约为无反射阵情况下的700%~1500%,非常有利于传能系统的能量传输。仿真和实验结果均证明该反射阵天线在微波无线传能领域具有一定的应用前景。

可编程超表面实现双极化独立多波束反射阵天线设计

多波束反射阵天线因其制备简单、成本低、波束调控灵活等优势而备受关注。基于极化复用的可编程超表面提出了一种双极化通道独立波束动态调控的多波束反射阵天线设计方法,并结合方向图快速计算与优化算法,实现了快速的编码序列优化与方向图预测。理论分析与全波仿真分析结果显示,反射阵天线在双极化通道下具有良好的辐射性能,主瓣辐射方向与理论计算结果一致。作为实验验证,加工了实物样件并在标准微波暗室中进行了测试。测试结果与仿真分析结果吻合良好,证明独立波束调控的双极化反射阵天线具有多通道电磁波辐射能力,有望应用于无线通信与多目标雷达系统中。

星载薄膜反射阵天线机电耦合模型及其应用

薄膜反射阵天线面密度低、收纳比高、电设计自由度高,在实现星载天线“高增益”、“轻巧化”的要求上有巨大的优势。但目前还没有在轨使用的大口径薄膜反射阵天线,主要是因为薄膜在空间热环境、光场、电磁波辐射、粒子辐照、重力梯度等多物理场中容易产生大变形与振动,严重影响天线的电性能。为验证大口径薄膜反射阵天线在空间大规模运用的可行性,建立了薄膜反射阵天线的机电耦合模型,研究了反射阵单元误差和馈源误差对天线电性能的影响,分析了薄膜反射阵天线形变与振动对增益和副瓣电平的影响,为薄膜反射阵天线的在轨误差分析提供参考。

CST微波工作室在高增益平面反射阵天线实验教学中的应用

在天线理论与技术课程教学中,天线的基本概念和工作原理较为复杂抽象,且天线的实验验证及性能测试依赖价格昂贵的微波测试仪器及微波暗室等条件,尤其是高增益天线由于其电尺寸较大、仿真难度也较大。针对课程现存的这些教学难点,介绍了CST微波工作室在高增益天线设计实验教学中的应用。以一个24 GHz高增益反射阵天线为教学案例,通过软件的应用使学生掌握天线手动建模、VB宏语言自动化建模、2D/3D天线方向图查看、天线辐射效率计算等教学内容。同理论教学相比,基于CST微波工作室的实验教学环节可有效地将天线设计过程形象化、案例化,使得“天线理论与技术”课程教学更具说服力,提高课程的教学效果和专业水平。

宽带可折叠轨道角动量反射阵天线

本文介绍了一款新型宽带可折叠轨道角动量反射阵天线。该天线主要包含三部分:第一部分是上层线极化栅格,它可以透过一种线极化波同时传输另一种与之正交的线极化波;第二部分是下层双极化轨道角动量反射阵面,它可以产生高增益轨道角动量涡旋电磁波,同时对馈源发出的线极化波起到极化扭转的作用,实现反射阵的折叠性能,降低反射阵天线的纵向剖面高度;第三部分是宽带馈源天线。为了验证本文设计的折叠轨道角动量反射阵性能,在HFSS中自动化建模仿真,通过仿真结果可以看出,该天线在54~66 GHz宽带范围内可辐射轨道角动量电磁波并获得20%的3-dB增益带宽,同时该天线相比于传统反射阵天线,其纵向高度缩减为原来的一半,实现了低剖面性能。本文设计的轨道角动量反射阵天线具有宽带、高增益以及低剖面性能,在通信、成像等平台具有潜在的应用价值。

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。

HT-7装置新低杂波相控波导阵天线及其微波特性测量

介绍了HT 7装置新低杂波天线的结构。根据天线波导的特殊结构,设计了一些必需的测量器件(过渡波导和测量多结波导阵的波导 同轴转换器),并提出了新天线的测量方案,给出了测量结果及其功率谱计算结果。

新型折叠卷收式反射阵天线的设计与制作

设计了一种新型折叠卷收式反射阵天线,减少了天线展开前的质量和体积.为了使反射面得到最好的平面精度,从理论上证明反射面的边界形状应当为圆形.给出了悬索详细的设计计算方法.在此结构中使用了一种新型的、通过钢卷尺强化的充气可展开铝箔圆管.通过非线性屈曲分析,研究了钢卷尺的厚度、圆心角角度以及铝箔厚度等因素对圆管承载力的影响,并通过实验验证了非线性屈曲分析结果的正确性.最终制作了这种新型天线,并对其展开后的形面精度进行了测试,实验证明此种新型天线完全可以满足反射阵天线的精度要求.

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.

宽带缝隙堆叠贴片微带反射阵天线的研究

微带反射阵天线具有易折叠、易携带等特点,结合缝隙堆叠贴片(ASP)微带单元频带较宽的优势,能进一步展宽缝隙耦合反射阵的带宽。通过求解相位计算公式,得到反射阵表面相位分布。给出了ASP微带天线的设计参数、S参数曲线及对应ASP单元的反射相位曲线,用所设计单元组成225元反射阵模型,结果显示该模型中心频率最大增益为26.03dBi,1.5dB增益带宽为33.3%,在整个带宽内具有良好的工作性能。

全空域多面阵天线性能分析与遮挡判决

为适应全空域多目标测控对天线的需求,提出一种基于多面阵拼接的全空域覆盖天线。与球面阵天线相比,多面阵天线在工程实现和波束控制方面具有明显优势。分析了不同阵面数对天线波束性能的影响。考虑到实际应用中遮挡效应对天线方向图的影响,介绍了一种有效的遮挡判决算法。该算法首先将处于亮区的阵面投影到来波投影面中,而后采用线段相交原理确定投影面是否相交,最后根据相交投影面景深大小判断它们的遮挡关系。理论分析与仿真结果表明,多面阵天线全空域增益相对稳定,遮挡判决算法可行有效。

一种新型单层微带反射阵天线单元的分析

提出了一种由圆形与圆环形两种结构混合组成的新型单层微带反射阵天线单元,系统地归纳了衡量移相曲线性能优劣的四个参量:相移范围、线性度、曲线斜率以及相位带宽,定义了移相曲线性能函数.采用基于RWG基的谱域矩量法分析了不同几何参数对单元移相曲线性能的影响,通过选择合适的几何参数,最终可使移相曲线的相移范围超过360°且曲线变化平缓并具有高度线性性.

基于圆阵天线的飞艇载外辐射源雷达研究

针对有源雷达体积和质量大以及功率高难以用于平流层飞艇的问题,提出了基于米波圆阵天线的飞艇载外辐射源雷达系统,它具有体积小、质量轻、功率低的优势,而且抗干扰能力、抗反辐射导弹能力强,是平流层飞艇预警监视系统的理想探测手段。同时,从技术体制、探测范围、探测精度等方面进行了分析和仿真验证,论证了该雷达系统的科学性和可用性。

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 。

双频宽带大型微带反射阵天线设计

微带反射阵天线在性能上最主要的缺陷就是窄带,一般情况下其带宽小于5%,对电大口径短焦距馈电时更窄。本文设计并制作出一种由L波段和C波段两个反射面天线组成的6m×2m薄膜双频微带反射阵天线,两个频段的天线共用一层膜面。对该天线的电性能进行了测试,测试结果表明:该天线两个频段的相对带宽均大于10%(副瓣电平≤-18dB)。该天线具有折叠、可展开的结构特征,可以在卫星或航天器上广泛应用。

具有分形单元的分形线阵天线及其分析

本文将分形单元按照对应八木天线间距排列组成分形八木天线阵列 ,将分形单元按照对应对数周期天线间距排列组成分形对数周期天线阵列 ,并采用矩量法对其进行分析。计算结果表明分形八木天线比一般八木天线谐振频率降低 ,分形对数周期阵列天线比一般对数周期天线具有更宽的传输带宽 。

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。