Co-aperture arrangement of dual antennas for orientation and telemetry in a conformal cavity

The feasibility of making two antennas work within a shared aperture conformai to a platform like an aircraft or a missile is investigated. The shared aperture is enclosed by a deep cavity, which is covered by a columniform dielectric radome. A modified quadrifilar helix antenna （QHA） with extended volute arms and a vertical monopole with a ring shaped ground are arranged in this co-aperture for global position system （GPS） orientation and telemetry, respectively. The effects of the cavity on these two antennas and the mutual coupling between these two antennas are studied through large numbers of experiments. The results show that the QHA has a strong influence on the monopole; however, these two antennas of the overall arrangement can perform simultaneously well within the aperture. The QHA has a right hand circular polarization （RHCP） and a broad beam normal to the radome topside, meanwhile the monopole can be used to produce a main lobe in the grazing direction above the aperture in some certain cases of the vertical location of the QHA in the cavity.

宽带双波段双极化共口径SAR天线设计

介绍了一种应用于合成孔径雷达(SAR)的X和S双波段双极化(DBDP)共用口径宽带天线阵的设计与测试结果.针对以往同类天线低频百分比带宽明显较高频窄的缺点,设计中采用了三谐振技术来展宽低频波段的带宽;并综合采用多种方法以改善两个波段的极化隔离度.经实测,样阵X和S波段的带宽(VSWR≤2)分别达到13.1%和11%;带内阵列隔离度优于37dB,单元隔离度优于28dB;阵列方向图与理论均吻合很好,主瓣内交叉极化优于27dB;X波段扫描能力达±27°.

共用口径双波段双极化微带天线阵的设计

介绍一种新的共用口径双波段双极化(DBDP)微带天线阵的设计.天线工作于S波段和X波段,采用双线性极化,适用于机载或舰载的合成孔径雷达(SAR).为了满足高低波段的带宽要求,天线采用双层贴片形式,解决以往DBDP天线在低波段难以满足带宽要求的问题.在低波段采用微带振子天线,放置在高波段矩形微带天线的阵列间隙处,使低波段天线对高波段天线的影响降至最小,并由于利用了垂直放置的双极化微带振子作为低波段辐射单元,可以使双波段阵列适用于更广泛的双频比.在馈电方式上,采用外置功分器的形式,低波段采用邻近耦合馈电,高波段采用同轴探针馈电.对天线进行了仿真、加工和测试,实验结果验证了本设计的有效性.

高隔离度双极化SIC微带天线设计

为了提高双极化天线的隔离度,在缝隙耦合微带天线的基础上,提出了一种增强双线极化天线隔离度的新方法.该方法借鉴基片集成波导技术的思想,将基片集成金属过孔嵌入到缝隙耦合双线极化微带天线当中,在馈电层实现了双端口馈电的区域独立,提高了天线的隔离度;同时对整个天线通过基片集成金属过孔的嵌入,增强了天线的容性特征,减小了天线等效阻抗的虚部,极大地改善了双极化天线的匹配效果.通过Ku频段的双线极化天线设计实例,验证了这种方法的有效性.仿真结果表明,嵌入基片集成金属过孔的双极化天线隔离度比传统天线的隔离度提高了56%以上,对于-20dB的反射系数标准,天线的带宽拓展了110%以上.

合成孔径雷达的双波段双极化共孔径天线阵技术

综述了合成孔径雷达(SAR)的双波段双极化共孔径天线阵技术近十年来的发展。介绍了数款双波段双极化SAR天线的设计与主要性能及其比较。此外还阐述了提高双波段双极化天线性能的某些新技术。

一种Ka/Ku双波段双极化共口径阵列天线

由于运载能力及卫星平台的限制,星载雷达要求雷达天线具有重量轻、功耗低、体积小、效率高等特点,尤其是对天线口径面积限制较为苛刻,双频段天线要想适用于星载条件,就必须考虑全新的结构形式。介绍了一种适应于星载条件的Ka/Ku双波段双极化共口径阵列天线,其中Ku波段天线双极化工作、Ka波段天线单极化工作。Ku波段天线阵采用了具有两阶零点滤波性能的微带耦合馈电辐射缝隙单元,这种天线单元具有易实现双极化、工作频带宽等优点。Ka波段天线阵采用侧馈微带帖片天线单元,其优点是易于实现与Ku波段天线共孔径。

双频段双极化共孔径阵列馈源反射面天线设计

介绍了一种新型Ku/Ka双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射面天线的设计。在双频段双极化共孔径阵列馈源设计中,Ka波段采用裂缝波导阵,并且位于共孔径馈源阵列的下层,双极化Ku波段采用微带贴片天线、位于共孔径阵列馈源的上层。文中给出了该双频段双极化共孔径阵列馈源的设计及测试结果,并将该测试结果代入偏馈抛物柱反射面天线中在FEKO软件平台上进行了半实物仿真,仿真结果表明,该双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射天线实现了如下设计目标:Ku波段双极化水平面扫描范围为±17°,两个主面副瓣电平优于-30dB,Ka波段水平面扫描范围为±10°,两个主面的副瓣电平优于-30dB,双频段双极化两个主面的波瓣宽度和波束指向完全匹配。

定位／通信双天线深腔共口径实验研究

该文对载体平台上双天线共口径的可行性进行了研究,口径为带介质罩的深腔。定位天线采用四绕螺旋天线(QHA);通信天线采用以腔壁为地的水平单极振子。对QHA天线在腔内的应用提出了利用腔底与末端水平支节进行调谐的改进。通过理论分析和实验考察了腔体对天线及两副天线之间的影响。结果表明这种方案中的两副天线能够同时在腔内很好地工作,相互的耦合还展宽了水平振子的工作带宽。

厚介质罩深腔内双天线共口径设计

对在载体平台上带介质罩的深腔内实现双天线共口径的可行性进行了研究。四绕螺旋天线(QHA)被采用以实现载体定位;环状地板上的竖直单极振子或二元阵则用于遥测。实验研究了腔体对天线及两副天线之间的影响。结果表明这种方案中的两副天线能够同时很好地工作,QHA天线窗口法向右旋圆极化(RHCP)辐射,遥测天线口径面掠射,同时相互的耦合还展宽了遥测天线的工作带宽。

一种VHF/L双波段共口径天线结构设计

为满足某雷达系统功能要求,设计了一种VHF/L双波段天线,使两个波段天线共口径安装,从而达到减少雷达设备量、降低天线体积和重量的目的。文中针对双波段天线的总体要求,对天线骨架、折叠机构、辐射单元及其翻转机构等天线结构组成的设计进行了详细阐述。对天线骨架的抗风能力进行了有限元仿真分析,并根据仿真结果进行了局部结构改进设计,达到了系统指标要求。该VHF/L双波段共口径天线结构紧凑,工作可靠,对类似的双波段天线结构研制具有一定的借鉴作用。

一种双频多极化共口径波导天线阵列

针对雷达应用中共口径天线阵列的小型化问题,提出了一种实现双频多极化波导天线阵列的有效设计方法。该天线阵具有口径共用、低剖面、重量轻、辐射效率高等特点。该天线阵列由工作在L波段的线阵和C波段的双极化线性阵组成。L波段线阵为垂直极化矩形背腔缝隙天线,C波段双极化线阵为脊波导缝隙天线阵。L波段天线位于两个C波段垂直极化开槽波导之间,同时位于C波段水平极化波导下方。为了实现共口径天线阵列的小型化,在L波段矩形波导中引入了一种有效金属桥馈电设计。为了验证所提出设计的可行性,加工了一个工作在C波段的8×16天线阵列和工作在L波段的2×2天线阵列实物,并进行了测试。实验结果表明,在电压驻波比小于2的情况下,该天线阵在L波段的阻抗带宽约为12%,在C波段的阻抗带宽约为5.5%,天线辐射效率在85%以上。

一种新型双频微带天线的设计与仿真

本文研究了一种新型结构的可同时工作在S/X波段的双频微带贴片天线。该天线的S波段单元和X波段单元印制在同一层介质基板上,S波段单元是一在边长40mm方形贴片内对称开出4个边长12mm方形槽的"田"字形贴片天线,4个边长为8mm的方形贴片对应布置于"田"字形贴片槽内。这种结构可以实现天线的孔径复用,有利于减小天线的尺寸重量,便于设计制造。最后借助Ansoft公司的Designer仿真软件对此天线进行仿真计算,讨论了两种情况下天线的辐射特性。

低剖面可承载UHF/L双频共口径圆极化定向天线

机/车载多体制通信、测控、探测等多无线系统并存,天线林立,天线间耦合干扰严重,同时与高速机/车薄壁外壳共形的天线还需具有较强承载能力.本文设计了一种适于车壳共形的低剖面可承载双频共口径定向圆极化缝隙天线.天线主体采用开口缝隙的形式来实现天线的小型化和宽带设计,利用微带线来进行耦合馈电.通过在低频天线中心开槽嵌入高频天线,从而实现双频天线的共口径,并使用多馈法来实现圆极化.天线采用FR4介质填充,介质最大厚度为最低频率对应波长的5%.这种金属与介质的混合立体结构也大大增强了天线的承载能力.实测结果表明:在UHF波段,天线的阻抗带宽为75 MHz(0.303~0.378 GHz),轴比带宽为50 MHz(0.32~0.37 GHz);在L波段,天线的阻抗带宽为550 MHz(1.18~1.73 GHz),轴比带宽为420 MHz(1.10~1.52 GHz);在测试压力达到390 kg/cm2时,天线形变3%,天线依然能正常工作.实测结果与仿真结果基本一致.该天线具有低剖面、共口径、可承载、双频和圆极化的特点,为车载无线通信系统提供了一种新颖实用的共形天线结构,且其既可以与车壳共形,也可以嵌入车壳直接作为外壳使用.

双频段双极化星载降水测量雷达天线设计

为了解决双频段双极化星载降水测量雷达的波束宽度匹配和波束指向匹配问题,该文提出双频双极化共孔径馈源照射抛物柱反射面天线的方案。共孔径馈源Ku频段采用微带天线,Ka频段采用波导缝隙天线,两者层叠交错排列在一起。实测结果表明,波束宽度匹配指标和波束指向匹配指标与美国国家航空航天局正在研发的第2代星载降水测量雷达的指标相当。相对于第2代星载降水测量雷达天线采用的分置式馈源,该文给出的共孔径馈源具有占用空间小的优点,适用于星载平台。

Ku/Ka双频共口径微带阵列天线设计

采用双频段天线共面嵌套放置,实现了结构紧凑的Ku/Ka双频共口径微带阵列天线设计。Ku频段天线单元采用微带线侧馈,Ka频段天线单元通过在接地板开L形缝隙进行耦合馈电实现圆极化工作。仿真和测试结果表明了设计的可行性。Ku/Ka频段天线仿真的相对带宽分别为2.2%和4.3%,实测结果分别为2.1%和3.4%。该结构的天线可应用于Ku/Ka频段的卫星通信中。

双频段双圆极化共孔径天线研究

通过利用多层混合介质层叠和空间孔径布局的方法,设计了一种双频段双圆极化共孔径的微带天线。该天线利用3dB电桥作为馈电网络,选择双点馈电的结构形式在UHF频段实现了右旋圆极化;同时天线为了覆盖S频段,采用双层结构、双点馈电的天线阵元实现左旋圆极化,使用旋转布阵的方式优化阵列的圆极化轴比。对天线进行了仿真,加工和测试,实测结果和仿真结果吻合良好,验证了这种方法设计的双频段双圆极化共孔径天线的正确性和可行性。

宽带单层开孔式双波段双极化SAR天线的设计

提出一种新型共用口径L/C双波段双极化单层开孔式结构的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)天线,这种新型结构旨在提高L/C双波段双极化共口径SAR天线中L波段的天线带宽.对天线进行仿真、加工和测试.测试结果表明,L波段的反射系数不大于-10 dB的相对带宽达到13.7%,C波段相对带宽达到17.0%.实验结果验证了新型结构的有效性.

S/C波段低剖面圆极化共口径天线

作为弹载系统发射和接收电磁波的装置,弹载天线的功能日益丰富,设计的共口径天线可以提高导弹导引部的口径利用率,同时有效避免天线间的辐射干扰。本文以导弹导引天线为应用背景,基于微带圆极化天线理论,高频C波段部分对矩形微带天线采用顺序旋转馈电技术,低频S波段部分对十字微带天线采用正交双馈技术,采用嵌套式的共口径天线结构,实现共口径天线设计。仿真及实验结果表明,天线整体尺寸为63 mm×63 mm×1.574 mm,在4.87~5.13 GHz和2.49~2.51 GHz频段内回波反射系数小于-10 dB,高频天线的相对带宽为8.1%,低频天线的相对带宽为0.4%。两天线在中心频率处最大辐射方向的轴比均小于3 dB。实验数据表明设计应用于弹载天线导引部的共口径天线可以明显提高导引部的口径利用率,同时有效消除由互耦导致的各天线辐射特性的恶化。

C/Ku波段共口径宽角度扫描相控阵天线

设计了一款具有高功率容量与宽角度扫描特性的C/Ku双频段共口径平面相控阵天线。在同一辐射口径内,相控阵天线包含有基于平面偶极子单元的C波段4×4阵列,以及基于混合零阶谐振贴片单元的Ku波段8×9阵列。所设计的相控阵天线的宽角度扫描性能归功于双频段阵元天线的宽波束辐射特性。下层混合零阶谐振贴片天线既能作为Ku波段的宽波束辐射单元,又能够为C波段的偶极子天线提供零反射相位,进而基于镜像原理拓宽偶极子天线的波束宽度。并且,对天线进行了介质埋入式设计,避免了空气击穿以提高天线系统功率容量。全波仿真结果表明,所提出的共口径相控阵天线在C和Ku双频段均实现了±45°的波束扫描,增益波动小于3 dB,天线阵列在各单元输入功率之和为1 W时功率容量达18.9 MW。

天线孔径共用技术研究

提出了一种新的天线孔径共用的方法。在低频单圆锥天线的辐射非敏感区上加载高频段微带天线阵,可以将两个不同频段和极化的天线集成为一个天线孔径,该天线的体积质量与原低频段天线相当,天线的两个馈电端口集成在原单圆锥天线的地板上。利用电磁仿真软件HFSS分析了该共用孔径天线的性能,在双频段0.7～1.3 GHz和4.1～4.2 GHz内反射系数均小于–10 dB,两个端口之间的隔离度大于31 dB,辐射方向图低频段为全向,高频段为定向,4.15 GHz增益达到11 dBi,仿真结果验证了该孔径共用方法的可行性。