毫米波星载多频段多极化共馈天线系统

天线工作频率为18.7,23.8GHz和37.0GHz,采用环加载波纹喇叭使工作带宽达到2倍,新型结构的超宽带正交模耦合器实现双极化信号的提取,微波多工器完成3个频段信号的有效分离.18.7GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-32.6,-21.0dB,23.8GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-31.6,-30.0dB,37.0GHz信号交叉极化电平和副瓣电平分别为-25.0,-30.0dB.仿真结果表明馈源系统适合星载天线设计,馈源结构更加紧凑,实能现对同一目标的多频率复用观测.

宽频带四端口馈源网络系统设计

展宽现有卫星通信频段的带宽是增大通信容量的有效途径之一。为将C波段通信接收频段带宽展宽为3.625~4.800 GHz,发射频段展宽为5.850~7.025 GHz,该文设计了一种宽频带、结构紧凑、双线极化四端口馈源网络系统,通过采用宽带正交模耦合器与E面侧壁耦合T-接头宽带频率双工器,拓宽了馈源网络的工作带宽,由于该工作频带超过了标准波导的工作带宽,网络各部件的设计采取了非标波导,该文设计了八边形过渡波导解决了系统各部件在整个频带内的匹配问题。研发和测试了该馈源网络系统,测试与仿真结果吻合良好。实测结果表明,所有端口电压驻波比小于1.35,插入损耗小于0.5 dB,收发隔离度大于95 dB。

一种紧凑型Ku频段正交模耦合器的设计

设计了一种结构极为紧凑的Ku频段正交模耦合器(orthomode transducer,OMT),器件最大尺寸36mm,公共端口为方波导,适用于复杂的多馈电网络集成系统.通过一系列阶梯变换以及侧壁缝隙耦合形式实现了电磁波的极化过滤,两个输出端口分别对应一种极化波.加工了耦合器实物并进行了测试,实测15%频带范围内端口驻波小于1.6,两端口隔离度小于-50dB,仿真和实测数据一致.

星载可展开天线研究

海洋二号卫星微波校正辐射计天线(HY-2 CRA)是高增益、低副瓣、高波束效率、低损耗的天线子系统.其高主波束效率、低损耗等要求对天线展开精度、形面精度、测试等提出了极大挑战.由于卫星发射整流罩结构限制,天线采用可展开机构形式,并用正交模耦合器实现频率复用.天线频率分别达到18.7 GHz,23.8 GHz和37 GHz.为了减小天线形面变形,保证天线波束指向,天线反射面(包括反射面支架、馈源支架)采用碳纤维复合材料,确保天线在宇宙空间变形尽可能小.本文就HY-2 CRA的设计、加工、测试等进行了论述.

W波段宽带正交模转换器研制

为满足W波段双通道接收系统的需要,实现将天线接收到的线极化或圆极化电磁波分离出正交的垂直极化和水平极化电磁波,研制出了工作频带宽、性能优、结构简单、适合大批量生产的波导正交模转换器(OMT)。在80～102GHz频带内,即相对于中心频率91GHz的24%频带内,测得水平极化传输损耗典型值为0.8dB、垂直极化传输损耗典型值为0.4dB;各端口回波损耗优于15dB;隔离度典型值为21dB。

星载多频段双极化共馈微波辐射计天线

作为“神州四号飞船”留轨段主载荷的多模态微波遥感系统中的微波辐射计天线是我国第一个工作到毫米波段的航天器天线 ,其工作频段跨越近 6个倍频程 ,采用了多频、双极化共馈源偏置抛物反射面天线系统 ,首次应用就获成功。本文着重阐述该微波辐射计天线的多频、双极化共馈系统设计和毫米波高精度反射面天线的实现。文中还介绍了空间反射面天线的计算机机电热一体化设计。

Ku宽带正交模耦合器仿真设计

正交模耦合器(OMT)是实现天线馈源系统双极化工作的关键器件。为实现Ku宽带频率复用馈源网络,设计了一种宽带双脊OMT,由双脊波导、轴向阻抗变换器和功率合成器组成。用HFSS仿真设计了一个Ku全频段的OMT,工作带宽10.7GHz^14.5GHz,根据仿真优化后的尺寸,加工了实物样机,测试驻波小于1.16,隔离大于40d B,传输损耗小于0.15d B。结果表明,宽带双脊OMT具有频带宽、高性能的特点,能够满足需求。

上海65m射电望远镜Ka波段极化器设计

该文比较详细地论述了上海65m射电望远镜上Ka波段(30～34GHz)宽带极化器的设计。重点介绍了宽带差分移相器和宽带正交模转换器的设计和HFFS仿真,并给出了两者组合后的仿真结果。整个极化器符合65mKa波段极化器所要求的总体设计指标。文中首先谈到了设计Ka波段极化器的背景,论及了当前国内外在这一领域的发展近况,然后就65m射电望远镜Ka波段极化器设计做了深入的展开,并给出了相应结论。

新型双频段正交模耦合器的分析和设计

正交模耦合器是天馈系统中的重要组成部件,其特性直接影响到整个系统的通信质量。提出了一种新型的极高频(EHF)、Ka双频段正交模耦合器,在收发端口获得了良好的驻波比特性,同时在发射频段具有很好的隔离度。借助三维仿真软件HFSS设计了一个应用在EHF、Ka频段的双频段正交模耦合器,对其尺寸和结构进行了优化,并进行了加工和测试。测试结果与仿真结果吻合较好,对所提出正交模耦合器的性能进行了验证。

倍频程正交模耦合器设计

介绍了一种基于四脊方波导结构的倍频程宽带正交模耦合器,分析了该宽带正交模耦合器的基本结构和工作原理,用HFSS仿真设计了一个S波段正交模耦合器,加工了实际样机,进行了测量,仿真和测量结果显示,测试数据同仿真结果在2:1的频带内符合良好。

改进型四脊波导正交模转换器的设计与测量

为满足上海65m射电望远镜C波段接收机需求,在传统四脊波导OMT(Orthomode Transducer)基础上设计了一种小尺寸、高性能的宽带四脊波导正交模转换器。介绍了该OMT的结构和工作原理,讨论了设计要点,给出了有限元法(FEM)和时域有限积分法(FIT)的仿真结果,分析了OMT的容差性能,最后实际加工了实验样机。实验结果表明,改进型四脊波导OMT具有尺寸小、频带宽、高性能的特点,能够满足射电天文制冷接收机需求。

一种宽带四脊波导正交模极化耦合器

坐落于贵州天然喀斯特地形的500米口径球面射电望远镜(FAST),其低噪声接收机系统需要高性能正交模极化耦合器,对此,提出了一种四脊波导形式宽带正交模极化耦合器快速有效的设计方法:首先分别设计四脊波导正交模极化耦合器的两个关键部分,然后进行整体优化,为了改善带内阻抗匹配性能可以在同轴输出端口的内探针引入阶梯匹配环。使用这种方法研制的FASTL波段极化器工作带宽达到2:1,在整个带宽范围内极化器的反射系数小于-20dB,极化耦合水平低于-43dB,带内插入损耗优于0.15dB,仿真和实测结果有很好的一致性。提出的设计方法适用于各种频率范围的宽带四脊波导正交模极化耦合器的设计。

220 GHz太赫兹全双工高速通信系统

针对未来高速无线通信系统的应用需求,介绍了太赫兹固态电路的特点,设计了一种基于太赫兹波导波正交模转换器(OMT)的太赫兹固态全双工通信系统。针对系统架构设计的关键技术及难点问题进行了详细说明。为了解决现有太赫兹通信系统单天线无法同时实现发射接收双重功能的难题,提出了太赫兹全双工通信系统的新型架构,并对核心电路220GHz太赫兹波导波正交模转换器和220GHz太赫兹分谐波混频器进行了精确建模和仿真,阐述了太赫兹全双工通信系统的工作原理,证明了系统设计的合理性。

S波段宽频带微带正交模变换器

正交模变换器作为主要的馈电器件在天线的双极化馈电系统中起着重要的作用。本文结合天线的工作频带及馈电系统的尺寸限制,设计了微带结构S波段宽频带正交模变换器,采用宽带Marchand巴伦和功分器结构,在1.5:1的频带范围内实现了输入信号的功分和180°移相,测试结果表明,在2.6～3.95GHz频带范围内各端口的驻波比小于2.0,输出端口间的幅度不平度小于0.1dB,相位不平度为180±2°,插入损耗在0.5～0.6dB。此器件应用于双极化天线平衡馈电系统,对天线实现等幅反相馈电,取得了良好的效果。

一种C频段散射角分集双波束馈源的设计

针对散射通信中角分集天线双喇叭馈源方式分集效果不佳的问题, 设计了一种角分集双波束馈源. 采用锥变分支与膜片分支相结合的方式, 在不增加结构复杂度的基础上改善了OMT耦合端口的驻波; 用介质杆天线代替喇叭天线,从而减小了馈源辐射口面的横向尺寸, 克服了因双馈源体积大而无法满足理想分集效果波束夹角 （ 0. 75~1倍波束宽度）要求的问题. 应用CST对双波束馈源模型进行了优化设计, 在要求的12.7%的带宽内驻波低于1.3.

一种结构紧凑的C频段正交模耦合器设计

文章提出了一种结构简单紧凑的C频段正交模耦合器,该正交模耦合器在较宽的工作频带内提供了良好的电气性能。

一种宽带低剖面动中通天线的设计

设计了一种宽带低剖面动中通天线。该天线采用长宽比为4∶1的阵列结构,阵列单元由加载金属栅格的二联装角锥喇叭天线、正交模耦合器和H-T波导功分器组合构成。在此基础上,通过合理利用空间分布,设计两套由E面及H面波导功分器混合组成的低剖面馈电网络,并与阵列单元作级联。仿真结果表明:天线的工作带宽可达到30%,且具有较好的双极化收发共用特性,同时天线结构紧凑,剖面较低。

基于左手传输线的双频带正交模变换器设计

正交模变换器是在紧缩场测试中应用于平衡馈电网络的重要器件。设计了一种基于复合左右手传输线的正交模变换器,在分别以1.9GHz和2.6GHz为中心频率的2个频带内实现功能。测试结果表明:2个频带内的驻波比都在3以下,其中第2个频带内驻波比在1.5以下;相位差180°±2°;幅度不平度小于0.5dB。研究还发现电桥的存在可以改善驻波比,并且电桥的高度越低驻波比越低。

基于ADI-FDTD的毫米波窄带正交模转换器设计

由于传统分析正交模转换器(OMT)的模式匹配法和有限元法具有通用性不强、计算量大的局限性,因此基于单轴各向异性介质完全匹配层(UPML)理论,推导了三维情况下UPML交替方向隐式时域有限差分方法(ADI-FDTD)迭代公式,并将其推广应用于毫米波窄带OMT的分析。将分析方法的计算结果与FDTD和HFSS结果进行对比,在同等计算精度情况下,存储量与FDTD相当,但大大小于HFSS,计算速度比FDTD提高了近5倍,比HFSS提高了近10倍。

Ka频段正交模耦合器设计

设计了一种用于Ka频段卫星通信收发信机的正交模耦合器(Ortho-Mode Transducer,OMT),工作频段为19.6~31.0 GHz。利用波导的截止频率,合理选取发波导口尺寸,提高19.6~21.2 GHz接收频段内收发端口之间的隔离度。加工实物并测试,测试结果表明在19.6~21.2 GHz和29.4~31.0 GHz频带范围内,回波损耗小于-20 dB,收发隔离度小于-50 dB,其中在19.6~21.2 GHz频带范围内,收发隔离度则小于-75 dB。