A multi-beam planar lens antenna for UAV relay datalink

龙伯透镜天线表面放置多个馈源即可在同一频段或跨频段同时产生多个扫描波束跟踪多个目标,针对这一特点,设计了适用于C频段无人机中继数据链的紧凑多波束平板透镜天线。采用矢量球面波函数展开法结合差分进化算法优化设计透镜天线,仿真分析了单个Vivaldi天线照射3层直径160 mm平板透镜天线,天线增益优于传统均匀分层的透镜天线。同时,采用16个Vivaldi天线组成半圆环阵照射平板透镜天线,通过扫描波束的馈电切换,实现宽角范围的多波束覆盖。仿真结果表明：平板透镜天线在宽频带（5.5～9.0 GHz）内具有良好的多波束辐射特性。     

采用FFT-PSO策略的多约束稀疏阵天线方向图综合

采用稀疏布阵的相控阵测控天线，阵元等幅激励时的阵列峰值副瓣电平无法满足指标要求。在考虑天线增益、半功率波束宽度等指标约束时设计了合适的适应度函数，并基于粒子群算法(PSO)对阵元激励幅度进行优化以降低天线副瓣电平。同时，分析了等间距栅格平面阵列天线方向图与离散傅里叶变换的关系，采用快速傅里叶变换(FFT) 降低了阵列方向图计算复杂度。仿真结果表明，该方法可有效降低峰值副瓣电平和计算复杂度。     

测量飞行体上天线方向图的新方法

本文主要研究大型飞行体上天线方向图的测量,解决了如下三个问题:(1)模型测量中电导率不能随缩比而变化,本文给出了由此引起之测量误差的数量范围。(2)提出了“局部编尺”法这种实际测量方法,通过选择合适尺寸的局部飞行体,以保证测试误差在允许的范围之内。(3)提出了“测量计算”法,即把天线装在很小的矩形板上测出实验数据,通过分析找出理想方向图,再用几何绕射理论就可算出实际飞行体上的实际方向图,这种方法可作为天线测量的一个重要方向。如灵活使用这两种方法来测大型飞行体上任意位置处平装或接近平装的线极化天线的两个主平面天线方向图,其误差小于0.5分贝,其经济效益是非常高的。     

一种低截获卫星通信技术及其抗侦测性能分析

针对海上低截获通信应用,提出了一种低截获卫星通信技术并分析了其抗侦测性能。通过宽频带、低信息速率实现高增益扩频,系统设计上综合高工作频率、高增益天线等措施,降低卫星通信信号的功率谱密度;结合卫星链路计算,重点分析在同步轨道、低轨道电子侦察卫星侦测时的抗截获性能。理论分析和数值计算结果表明,增大扩频增益和天线增益可有效对抗同步轨道电子侦察卫星天线增益优势,对抗低轨道电子侦察卫星轨道优势,实现卫星低截获通信。     

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。     

V频段圆柱龙伯透镜天线设计

设计并实现了一种V频段圆柱龙伯透镜天线。在平行平板波导间，根据龙伯透镜原理与介电常数等效原理，推导出了圆柱龙伯透镜天线的理论设计公式，并结合商业仿真软件高频结构仿真器（HFSS）仿真分析和优化，完成天线设计。仿真结果表明，该V频段圆柱龙伯透镜天线增益为21.4 dBi，波束宽度为1.56°，副瓣电平为-14.7 dB。根据设计结果，加工和测试验证V频段圆柱龙伯透镜天线的可实现性，实测结果表明，该天线增益为20.1 dBi，波束宽度为1.60°，副瓣电平为-11.1 dB，天线效率为45.7%，说明该天线具有一定的工程应用价值。     

一种新型高增益小型化四臂螺旋天线

针对卫星通信、卫星导航设备中四臂螺旋天线低仰角增益低、馈电网络尺寸不能满足安装要求的问题,设计了一种新型四臂螺旋天线,采用折叠式威尔金森(Wilkinson)移相馈电网络馈电,采用类八臂渐变式螺旋臂的方法提升天线低仰角增益。天线仿真和测试结果吻合良好,结果显示,在±60°~±90°低仰角范围内天线增益提高了1~2 dB,天线轴比保持在2以内,馈电网络高度降低了1.5 cm。该四臂螺旋天线具有低仰角高增益、圆极化特性良好、尺寸小等特点。     

一种消除多径误差的外场天线测试技术

多径效应在机载天线的外场测试中会严重影响测试精度。针对该问题，提出了一种能够消除多径误差且简单易行的测试方法。该方法考虑多径信号的产生机理和矢量叠加原理，对直达和反射信号的组合进行测试，通过数据处理得出直达波信号强度，用于天线增益和方向图计算。利用该方法对机载VHF/UHF天线开展了外场测试，测试结果与仿真曲线吻合良好，证明了该方法的有效性。该测试方法可用于机载航电系统的总体设计与试验验证工作。     

整形偏馈双反射器天线

本文介绍了用几何光学法对偏置双反射器天线的整形设计。由对称馈电喇叭发出的射线管的射线经反射后转换成具有均匀相位的圆波束,并且在口径上形成具有规定的径向功率分布。在本设计中,在主反射器上没有用斯耐尔定律。在这种近似解的基础上,用计算机对主反射器直径为5.5米的基本系统进行了计算,得到了很满意的结果。这样设计的系统不仅得到很低的旁瓣,而且还达到了很高的口径效率。估计在12GC时口径效率达到84%,尽管在主反射器边缘电平要满足-10分贝这一准则的苛刻约束条件。     

支杆阻挡增益的计算

引言在卡塞格伦天线中,付反射面、支杆对辐射电磁波都有阻挡。它们在主口径面上形成的阻挡阴影通常用几何光学方法计算。(而阻挡场对天线效率、旁瓣电平的影响就是照射函数对阻挡阴影的“加权”面积)实际上射频阴影比光学阴影宽,所以光学阴影仅是一种近似。如果频率很高,支杆宽度2ηo≥λ,那么几何光学方法就可以得到充分的应用。     

空基测控中继设备的相控阵天线设计

空基测控中继是为解决地面测控设备作用距离受视距限制的问题而提出的,而相控阵天线是空基测控中继设备的技术难点。根据实际需求,提出了相控阵天线的设计方案,对阵列形式、天线的流形、阵元间距、阵列规模以及阵元形式等进行了详细设计,并对天线的接收发射性能进行了仿真,对跟踪控制技术途径进行了阐述。所设计的相控阵天线增益可以满足约130 km、2 Mbit/s遥测数据中继,解决远距离低空飞行目标的靶场测控问题。     

兼容4G/WiFi/WiMAX的新型宽带人工电磁媒质天线设计

设计了一款新颖的基于互补开口谐振环结构和条形缝隙的贴片天线。通过在金属贴片上蚀刻圆环形互补开口谐振环结构,并且在金属接地板上蚀刻条形缝隙完成天线的人工电磁媒质结构设计,它们和介质板共同作用将天线工作频段明显扩宽到1.7~2.98 GHz和3.99~5.34 GHz。该天线仅使用单层双面覆铜板即可完成加工,具有结构简单的特点。同时,天线的电尺寸仅有0.408λ0×0.408λ0×0.008 6λ0(在天线最低工作频率1.7 GHz处),且最大增益为6.04 dBi;可以同时兼容中国的第四代(4G)移动通信的所有频段(1.88~2.66 GHz)、WiFi频段(2.4~2.484 GHz)和微波存取全球互通(WiMAX)频段(2.5~2.69 GHz)。     

超低噪声直接式频率综合噐

概述本文对噪声及杂波极低的645A 型综合器采用的直接综合法作全面探讨。该仪器在50兆赫处的(赫取样点剩余相位噪声为L(1Hz)=-100分贝/赫,然后,L(fm)以每10倍频程12分贝降低到-137分贝/赫,的背景噪声。非谐波的杂波含量低于100分贝。频率程序控制转换时间小于20微秒。本文分3节:     

C波段场效应晶体管(FET)功率放大器代替行波管放大器(TWTA)

砷化镓场效应晶体管的制作技术,已进展到使这些器件能够用来代替空载通信应答机中的行波管。本文介绍RCA公司为国际通信卫星正在研制的一种通用C波段场效应晶体管放大器(以下简称FETA)。设计的FETA提供6瓦输出,效率大于25%,在低失真时输出电平减掉1.5瓦,效率为13%。饱和时FETA的三阶交调(C/I)其典型值与行波管放大器(以下简称TWTA)的10分贝相比为15分贝。减掉10分贝输入功率时C/I改善到24分贝,而TWTA只改善到16分贝。我们制造的一种实验性的5瓦FETA表明,在输出电平为1.5瓦,效率为10%时,能获得线性工作。与典型的5瓦TWTA效率相对照在相同的线性区域不大于3～5%。     

一种宽频带宽波束微带天线

本文介绍一种新颖的圆盘介质组合微带天线。它具有宽频带和宽波束的性能,即天线输入驻波比小于2的频带为20%,增益零分贝的方向图宽度为150°×160°。这些指标优于国内外同类产品。     

大规模天线组阵信号并行合成方法

在通用计算平台上进行数字信号处理是软件无线电的发展方向之一,为大规模天线组阵的信号合成提供了新思路。针对通用计算平台上大规模天线组阵的合成问题,研究了基于任务分解原理的多天线组合成方法(MAGM)和基于数据分解原理的多信号块合成方法(MSBM)。两种方法的实时性分析结果表明,MSBM比MAGM更适用于通用计算平台。MSBM要求各信号块的合成是独立的,故提出一种SUMPLE算法的积分时段内迭代方法。仿真结果表明,该迭代方法与传统迭代方法具有同等合成性能。     

0.2～2 GHz宽带双脊喇叭天线的设计

双脊喇叭天线作为一种重要的宽带天线，在电磁兼容性测试中的应用越来越广泛。本文采用软件仿真设计了一种0．2～2GHz的双脊喇叭天线。通过仿真计算优化了天线各部分的尺寸，计算了天线的驻波比、增益和方向图等参数。对制造出的天线的参数进行实测，结果和仿真结果基本吻合。     

卫星通信实验站的超低温低噪声接收装置

为了要完成以国内卫星通信为对象的地面站任务,就必须积累多种技术。本文叙述有关低噪声接收装置的设计准则和试制结果。本装置在一个机架中安装4千兆赫和18千兆赫参量放大器,传输带宽分别为500兆赫和600兆赫,增益为43分贝和30分贝。本装置为了达到低噪声目的而采用液氦冷却至4.5°K,其噪声温度分别为17°K 和125°K。这些设备都设置在天线基座内,直接与分波器联接,而其工作可由实验室进行遥控。     

卫星通信实验站用天线

根据电气通信研究所提出的多元频带连接方式的卫星通信实验站被建筑在横须贺电气通信研究所。本报告主要是关于地面站天线的设计。这种天线的特点是:微波频带(4千兆赫与6千兆赫和传播实验用的11千兆赫)和亚毫米波频带(18千兆赫与26千兆赫)可以共用的大形天线(直径12.8米)。天线的形式是普通的 A_Z—EL 支架镜面修整卡塞格伦形。在一次辐射系统使用2个聚焦反射镜的聚焦传送系统,多频带可以共用和馈电端可以固定这一点是独特的。天线的特性有许多现在还在测量中。所以,在本报告中,以设计值为主给出了它的特性。     

宽带双频双极化星载赋形反射面天线优化设计

为拓宽星载赋形反射面天线的工作带宽,运用物理光学(PO)、物理绕射理论(PTD)和 极小极大值算法(Minimax)对其进行了设计。首先利用PO与PTD相结合的方法来计算天线远场 ,然后应用Minimax算法对目标函数进行优化来实现宽频带内的波束赋形。优化过程中同时 考虑了天线的增益和带宽,并采用归一化的电场来进行构建目标函数,以消除评估站点设计 增益对优化过程的影响,获得更好的优化结果。最后以一个服务区为美国国土、工作在Ku频 段的双频双极化单偏置抛物反射面天线为例进行了仿真计算。数值仿真结果表明：当天线 波束与服务区形状匹配并且增益满足设计要求时,其上、下行带宽都达到了1 000 MHz ,具有良好的宽带性能。