L频段共形相控阵天线研制

为满足机载系统的需要,给出了共形相控阵天线的分析和设计过程,同时研制了一种高度仅为0.14波长的准八木天线单元。利用三维电磁仿真软件HFSS对天线单元和共形相控阵进行了仿真设计,并研制了一套L频段共形相控阵天线。该天线由天线阵面、波束形成网络和波控器等构成。天线阵面由4个天线单元组成,共形安装在机头上。经实际测试,共形相控阵天线阵面的和波束在扫描范围内增益大于10 dBi,并具有较低的副瓣电平;差波束零深小于-20 dB。     

一种改进的机载卫通天线跟踪算法

在圆锥扫描实现过程分析的基础上,提出了一种改进的机载卫通天线跟踪算法。结合天线方位、俯仰方向图及其三维重构法,对该跟踪算法进行了理论推导。运用Matlab曲线拟合仿真,给出了天线跟踪调整方向和角度的计算公式,最后分析了实际应用中需要注意的一些问题。飞行试验表明,该改进的圆锥扫描跟踪技术提高了天线伺服系统的跟踪精度和跟踪速度,很好地满足了机载卫星通信的需求。     

L频段机载腔体双频滤波器协同仿真设计

提出了一种利用HFSS和Designer协同仿真快速设计双频滤波器的方法。两路滤波器都由同轴腔体带通滤波器组成,采用T型抽头的馈电方式,通过灵活的布局来减小滤波器的体积,最终加工了实物,给出了仿真和实测结果。该滤波器的工作频带覆盖1.421~1.858 GHz,并使得1.576~1.604 GHz频段的抑制在30 dB以上,整体尺寸仅为140 mm×86 mm×45 mm,满足了机载环境的使用。目前,该滤波器已应用于多个工程。     

新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化,通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器,展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元,采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵,其辐射方向图具有良好的旋转对称性,由该子阵扩展形成的相控阵天线,有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例,仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明,天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描,扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB,同时该天线具有低剖面（高度尺寸为0.08λ0,λ0为空气介质波长）、结构简单、易于加工和集成等特点,非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。     

一种低轨卫星通信天线多工作模式波束实现技术

在分析低轨卫星通信系统中不同链路所需波束类型的基础上,将所需波束类型归纳为宽波束和可切换点波束两大类,进而提出了用一副相控阵天线来实现这两种波束的方式。以16×16单元顺次旋转切角阵为研究对象,采用最小二乘优化方法综合阵列方向图,得到对地等通量覆盖的宽波束;合理设计波束分布,采用相控阵常规的波束切换功能,得到点波束覆盖图。仿真结果表明,宽波束和可切换点波束均能实现对星下±55°范围的覆盖。相比常规的多天线方式,这种多工作模式波束实现技术大大降低了卫星系统的复杂度,降低了设计、集成、测试和维护卫星天线系统的时间和成本,降低了卫星平台天线布局的难度,因此具有重要意义。     

相控阵结合伺服辅助的车载动中通天线跟踪方法

天线跟踪功能是车载动中通系统(SOTM)提供无线通信能力的前提,相控阵天线能提供较好的跟踪性能,但是存在波束扫描范围有限的问题。为实现相控阵天线全方位跟踪能力,提出了一种相控阵+伺服辅助的方法。给出了算法数据处理流程,并完成了原理样机设计。根据原理样机工作原理给出了跟踪角误差计算公式,测试结果与计算结果相符。测试结果表明：在(57.88～115.76)°/s角速度下,通信链路信噪比损失小于0.5 dB。     

用于船舶自动识别系统的机载阵列天线设计

为了满足船舶自动识别系统抗干扰性能的要求,设计了一种机载阵列天线。天线阵列由5个单极子天线单元组成,整体尺寸为Φ720 mm×306 mm,天线单元沿圆周均匀排列。通过泰勒分布和牛顿优化算法,优化阵列的辐射幅度及相位,得到实测的方位面增益-15 dB抑制范围达到128°,-20 dB抑制范围达到77°;装机后-15 dB抑制范围在114°以上,-20 dB抑制范围在51°以上。该阵列天线结构简单,成本低,满足机载环境的使用要求。     

基于多次观测的机载天线阵列幅相误差自校正方法

针对有源幅相误差校正方法需要已知校正源位置,以及迭代自校正方法依赖初值选取等问题,提出了一种信号源位置未知条件下机载天线阵列幅相误差的自校正方法。所提方法利用机载阵列随机载平台运动过程中的多次观测数据,通过挖掘多组观测数据的特征空间结构,将外辐射源位置和阵列的幅相响应进行分步估计。所提算法在幅相响应的估计过程中,也完成了对辐射源的定位。同时,所提方法对机载平台运动轨迹、阵列具体几何形式均未做特定限制。仿真实验结果表明,当信噪比大于5 dB时,所提算法对阵列幅度误差的估计误差小于0.5 dB,对阵列相位误差的估计误差小于2°,验证了所提算法的有效性。     

一种相控阵体制的抗干扰分析方法

从信干比角度考虑,传统的全向辐射体制系统很难实现远距离抗干扰通信,而相控阵体制的高增益、低旁瓣特征可以使系统获得一定的抗干扰能力。从信干比分析入手,引入干扰概率指标,给出了一种针对抗干扰能力的统计分析方法,并进行了仿真分析,结果表明,由于阵面规模直接决定了方向图特性,而天线阵的体积、重量、功耗、成本均随阵元数目的增多而增长,所以在总体设计时需要对阵面规模进行折中考虑。该方法已成功应用于系统硬件总体设计。     

一种适合低轨卫星通信的宽带传输技术

针对低轨卫星通信过程中功率受限的约束以及宽带业务需求的不断增长,研究了一种宽带传输技术。首先,分析了离散傅里叶变换扩频正交频分复用技术的宽带传输能力以及低峰均比特性;其次,进行了低轨卫星运动场景下的多普勒频移及采样偏差的分析,并在此基础上提出了一种低轨宽带通信的帧结构。仿真结果表明,该技术可有效抗低轨场景下的多普勒残留频偏且能完成高速率的传输任务。     

机载0.45 m卫星通信天线结构设计

根据载机平台的工作模式和环境要求,论述了机载0.45 m卫 星通信天线的结构设计过程,包括天线关键结构件的重量、几何尺寸、刚度强度等的优化设 计,采用有限元方法对天线结构模型进行了力学计算和仿真分析,并通过实验进行了验证。 研究结果表明,优化设计后的天线结构各项特性均能满足设计要求。该研究结论可推广至其 他机载天线的结构设计中。     

全空域球面相控阵测控系统的一种过顶跟踪方法

针对球面相控阵天线在跟踪高仰角过顶的动态目标时因方位角跳变引起的跟踪中断问题,提出了一种基于坐标系旋转的过顶跟踪方法。仿真表明,该方法很好地满足了相控阵天线角跟踪设计需要,能有效解决球面阵天线高仰角的跟踪过顶问题。目前,该方法已经成功应用于工程项目。     

卫星通信新技术现状与展望

卫星通信技术已成为陆海空天一体化信息网络系统的重要组成部分。介绍了卫星通信新技术中星上载荷、物理层传输、卫星通信天线和更高频段卫星通信等技术的现状,深入分析了它们的发展趋势,提出了有待进一步研究的关键技术,为我国卫星通信系统设计提供借鉴和思路。