超宽带Cassegrain双反射面天线研究

为了减小馈线损耗和方便天线旋转，设计了超宽带Cassegrain双反射面天线系统。采用FEKO数值模拟软件在0．2～1．5GHz频率范围内模拟了不同副反射面直径的4．5m双反射面天线（焦径比为0．4）的辐射增益，并与相同口径和焦径比的前馈式反射面天线进行了比较。模拟结果表明：当双曲副反射面直径为70cm，焦距为22．5cm时，在0．2～1．0GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线高1～2dB；在1．1～1．5GHz频率范围内，双反射面天线增益比前馈式抛物面天线小1～2dB。选择直径为70cm、焦距为22．5cm的双曲副面与TEM喇叭和4．5m抛物面组成双反射面天线系统，分别用960 ps和3 as脉宽的单极脉冲源对天线进行了实验研究。实验结果表明：用960 ps和3 as脉宽的单极脉冲激励，Cassegrain双反射面天线在70m轴上远场辐射场波形峰峰值分别为前馈式反射面天线的158％和162％。

D波段直接检波辐射计研制

微波辐射计是利用被动接收来自的大气辐射的微波信号转换获取物体的辐射亮温的微波遥感设备,文中通过天馈网络和太赫兹接收机等关键技术设计了一种D波段太赫兹辐射计。辐射计由卡塞格伦天线和D波段直接检波接收机组成,整机实现了全国产化。在148GHz~152GHz频率范围内,辐射计噪声系数小于4.5dB,线性度都达到0.9999,灵敏度达到0.1K(@积分时间20ms),整机功耗小于2.8W。D波段双极化辐射计是微波成像探测仪的重要组成部分,可以用于对大气窗口参数的观测。

自由空间光通信光学天线系统设计

文章专注于光学天线发射系统的理论研究与实际设计,通过缩放法来计算光学系统的初始结构。选择卡塞格伦系统作为研究对象,该系统由一个抛物面主镜和一个双曲面副镜构成。通过使用Zemax软件进行模拟,文章构建了一款卡塞格伦发射系统,其特点为体积小型化且像质优良。通过对系统结构进行优化,使得光斑弥散值为2.157μm,波前差为0.0166个波长,像质优良。模拟结果显示,该系统在5 km的距离上,发射功率可达174 MW,发射效率达到了87%。文章不仅提供了一种有效的光学天线设计方法,还对光学天线的实际应用有一定的指导意义。

Cassegrain光学天线系统的优化设计

由于空间光通信中采用的激光束的光场分布呈高斯分布,反射镜对光线的遮挡将严重影响天线的传输效率,从而导致通信质量的下降,针对Cassegrain光学天线,对光学天线的系统结构以及次镜遮拦对天线增益的影响进行了分析,并根据高斯光束经过光学系统的变换与传输特性,分析了采用Cassegrain天线时,遮拦比以及入射光束束腰对光束透过率的影响,提出了一种提高光学天线传输效率的新方案,改进后的天线系统,使得传输效率有了显著提高。

Numerical Techniques Used in Modeling Codes for Dual-Reflector Antenna Design and Analysis

An user-oriented computer software consisting of three modeling codes, named DRAD, DRAA and FDPAT, is introduced. It can be used to design three types of Cassegrain system: classical, with shaped subreflector and with dual shaped reflectors, and to analyse radiation patterns for the antennas. Several mathematical models and numerical techniques are presented.

适用于高强度辐射场构建的多模反射面天线

高强度辐射场构建系统是对多种武器进行电磁辐照效应试验的关键装备,其要求在距天线一定距离的区域内产生高强度且尽量均匀分布的电磁场。本文设计了一款适用于该系统的X波段偏置卡塞格伦多模反射面天线。用反射面天线是为了获得尽可能高的增益,使期望区域内的场强尽可能大;用多模反射面理论实现了窄波束的平顶赋形,使期望区域内的场趋于均匀分布,区域外的场迅速减小。实测结果表明天线增益大于29.8 dB,3 dB波束宽度不小于4.6°,在此范围内方向图幅度起伏小于2 dB,平顶特性明显。此外,偏置的反射面天线还有馈源遮挡小、馈线损耗低和易于折叠收藏等优点,可以很好的应用于电磁环境模拟试验设备中。

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.

空间成像与激光通信共口径光学系统设计

针对空间成像系统与激光通信天线同时需要大口径光学系统而使卫星载荷质量增大的问题,提出了一种成像光学系统与收发合一激光通信天线共口径工作的新型光学系统。从像差理论出发,给出了以主次反射镜为共用部分、成像和通信工作在不同视场的共口径光学系统初始结构设计方法。实际设计了共口径光学系统,该系统口径为600mm,次镜遮拦比为0.225,成像系统的传递函数在50lp/mm时大于0.47,接近衍射极限;发射分系统波像差远小于λ/20,发射激光的最小束散角可达4μrad,出射光斑质量良好;接收系统达到衍射极限,光斑远小于探测端面,满足探测要求。最后,进行了公差分析,给出了光学系统的装调方法。该设计通过共用主次镜减少了系统总质量和总体积,同时满足空间成像和激光通信系统的性能要求。

三镜波束波导在高功率微波天线中的应用

通过对波束波导馈电卡塞格仑天线工作原理的分析,论述了波束波导在高功率微波辐射天线中的应用及设计方法,重点介绍了一套利用波束波导馈电高功率微波辐射天线。该天线利用由三面反射镜组成的波束波导对一个由两个抛物面镜组成的双反射面天线进行馈电,实现了波束的快速扫描。该天线工作在X波段时,功率容量大于1GW,天线增益大于50dB。

多谱段共孔径跟踪/引导系统光学设计

共孔径光学结构可以充分利用长焦距、大孔径光学系统高分辨率的特点,是光学系统发展的重要方向之一。文中设计了一套可见光成像、激光成像和激光测高共孔径的跟踪引导系统。共孔径设计结合了高分辨率的可见光系统与高测量精度的激光系统,使系统既可以获得目标的高清图像,又可以得到目标的相对位置信息。同时,共孔径光学结构可以压缩系统尺寸,降低光学系统在跟踪过程中的转动惯量,有利于系统的整体实现。可见光子系统的焦距1 200 mm,F数6,视场±1.2°;1 064 nm激光成像子系统焦距1 500 mm,F数7.5。各系统的成像质量均接近衍射极限,并通过公差分析验证了系统的公差分配结果。

3mm波段面目标辐射特性测量研究

论述了3mm波段(94GHz)同步检波Dicke辐射计基于自然变温源的定标方法与特性指标.在水平和垂直两种极化下利用矩形口面的喇叭天线对天空及5种典型的地物目标进行了测量,水泥、沥青、黄土、草地的测量范围为20°～85°,水面为20°～75°,天空为0°～90°;利用带有卡赛格伦天线的3mm和8mm辐射计对沥青背景下的金属板进行了对比测量,3mm和8mm辐射计天线的3dB波束宽度分别为0.5°和1.5°.辐射特性测量证明了两种极化间的差别随着表面粗糙度的增加而减小;卡赛格伦天线对金属板测量中,3mm辐射计比8mm辐射计可测得更高的天线温度对比度.

使用卡氏天线的弹载3mm三波束探测系统的研究

以弹载应用为背景 ,提出了一种 3mm被动毫米波多波束探测系统设计方案 .该系统使用一个接收机及两组PIN管 ,可实现三通道的功能 .在介绍了系统的工作原理后 ,对系统的主要参数进行了详细的设计 .

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。

卡塞格伦光学天线光传输特性研究

对卡塞格伦光学天线光传输特性进行了理论分析,重点研究了影响光学天线光传输质量的几个重要因素,并进行了测试结果与仿真验证。为实际研究大气激光通信系统中光学天线的光传输特性提供了理论依据,具有重要的实用价值。

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。

快速扫描毫米波单脉冲天线设计

采用极化扭转式卡氏天线、四喇叭馈源和波导混合环式和差网络实现了8 mm波快速扫描单脉冲天线。给出了天线各部分的设计、公差分析和仿真。由于设计时进行了详细的公差分析,样机几乎未经任何调试,便全面满足设计要求,主要指标与仿真结果非常吻合,表明给出的设计方法和公差分析对工程设计有较强的指导意义。

7元线列并扫毫米波焦平面成像系统的研究

在介绍毫米波焦平面阵列成像基本原理的基础上，给出了研制中的７元线阵并扫方式的系统结构、参数确定、电路组成。

W波段双极化单脉冲天线设计

为了探测目标的极化特性,研制了工作在W波段的双极化单脉冲卡塞格伦天线.天线由主反射面、副反射面、馈源喇叭、正交模耦合器及和差器组成.天线主反射面口径为137 mm,馈源为五喇叭形式,正交模耦合器采用渐变波导匹配方案,和差器通过平面型定向耦合结构实现.通过将馈源喇叭、正交模耦合器及和差器集成设计,减小了连接损耗,压缩了天线纵向尺寸.测试结果表明,天线驻波带宽约3. 7 GHz,极化隔离度优于35 dB,和波束增益大于37. 9 dBi,副瓣电平优于-15 dB,差波束零深优于-25 dB.天线在W波段实现了较好地双极化单脉冲性能.

一种Ka波段双槽波纹喇叭天线的设计

将轴槽和直槽相结合,设计了一种工作于Ka波段的新型双槽波纹喇叭天线,模变换段采用轴槽设计,辐射段采用直槽设计,通过仿真试验,获得了波纹喇叭天线轴槽和直槽的最佳数目,并在此基础上,优化了槽宽、槽深及光滑圆波导的长度,得到了辐射性能最佳的天线结构。将所设计的双槽波纹喇叭与传统的单槽波纹喇叭作为馈源,分别应用到卡塞格伦天线中进行了仿真试验。仿真结果表明,所设计的双槽波纹喇叭具有性能更优的辐射特性和驻波特性,作为馈源使用时,卡塞格伦天线在主极化方向上性能良好。

赋形卡式天线最佳吻合反射面的计算方法

由于重力的作用,天线反射面实际上都是变形的曲面。针对这一问题,建立了最佳吻合反射面的数学模型,以提高变形后反射面的精度,从而改善天线性能。基于等光程条件,导出了赋形卡塞格伦天线变形后曲面的最佳吻合反射面的参数方程,从而可求得最佳吻合反射面的6个参数以及实际变形曲面与最佳吻合反射面的均方根偏差。最后给出了65 m射电望远镜天线的计算实例,结果表明主面精度得到了明显的提高。