卫通的数字移相电路设计与建模

相控阵天线利用移相器改变波束指向使其对准卫星,同时完成信息交换。每个天线阵列都要使用移相器来完成波束扫描,因此移相器的参数指标,对整个相控阵系统至关重要。设计了一款适用于大S相控阵天线的六位数字移相电路,此电路由六个相移单元级联得到,小相位与大相位分别采用加载线单元与开关线单元实现。通过ADS对移相单元建模与优化,最后得出:在1.995GHz-2.185GHz频段里,中心频点处相移差低于0.6°,插损低于1.35dB,驻波比优于1.45,仿真数据显示,此研究达到大S天线进行波束扫描的移相器的要求。     

一种强互耦阵列天线的校正方法

Vivaldi天线因具备优异的宽带扫描性能,被广泛应用于雷达、无线通信、测向系统等领域.由于Vivaldi天线单元组阵后存在强电磁耦合作用,使阵列方向图失真引起波束指向偏差,影响测角精度.针对相控阵天线单元间由于互耦引起阵列方向图失真,导致阵列天线波束指向产生偏差这一问题,提出了一种基于最小二乘互耦矩阵的相位校准方法对波束指向进行校正,最后采用了一组X波段的16单元Vivaldi阵列天线进行仿真实验.仿真实验结果表明,针对Vivaldi天线阵列在强互耦情况下波束指向存在偏差这一问题,该校正方法可以对该阵列天线波束指向偏差进行有效校正,为工程应用奠定了理论基础.     

基于遗传算法的天线波束方向主瓣位置控制的研究

天线波束方向形成是智能天线中的一项重要技术。经典的波束形成算法多涉及复杂的矩阵运算且收敛速度慢。因此本文提出将遗传算法应用于阵列天线波束形成中,并以一维均匀直线等幅天线阵波束方向主瓣位置控制为例进行仿真研究。仿真结果验证了遗传算法在得到满意解情况下,运算更加简单收敛速度快。实际应用表明,基于遗传算法的天线波束方向形成技术是切实可行的,且具有很好的推广潜力。     

微波着陆系统波束指向误差仿真分析

为了提高微波着陆系统地面设备的角度引导精度,基于微波线性相控阵天线理论,分析了地面角度引导设备产生相控阵天线波束指向误差的主要原因——数字移相器的量化误差,并进行了不同量化阶数下的舍尾法馈相误差分析及仿真。为了寻求系统精度与设备成本的折衷,在采用四位移相器的条件下比较了随机馈相法与传统的舍尾馈相法的波束指向误差,仿真分析了相位误差均值为零法与适当随机相位量化法对波束指向误差的影响;这两种方法消除了周期性误差峰值,提高了相控阵天线的波束指向精度,其中适当随机相位量化法效果更佳;说明了采用随机馈相法能够有效减小因数字式移相器相位量化误差导致的波束指向误差,使系统精度明显提高。     

实数域多用户数字波束形成方法的分析与仿真

在实数域讨论了智能天线系统中的多用户数字波束形成方法,智能天线可以通过阵列天线技术在同一信道中利用多个波束同时给多个用户发送不同的信号,以提高通信容量,推导了多用户天线阵等效激励模型的实数形式,并从空间信道均衡的角度在实数解释了多用户波束形成原理,进一步提出了多用户数字波束形成方法,仿真结果表明,上述方法能够有效地解决智能天线系统中下行选择性发送的问题,并有硬件结果简单,兼容性好,利于软件无线电实现等优点。     

一种用于产生OAM波束的集成圆极化天线阵列

提出了一种在S波段内产生轨道角动量(OAM)波束的集成圆极化微带天线阵列.天线采用同轴馈电的方式.为了获得良好的圆极化特性,利用CST软件对天线结构参数进行了仿真优化分析,最终确定天线整体尺寸为0.416λ_0×0.416λ_0×0.026λ_0,3-dB轴比带宽为3.79～3.85 GHz,S_(11)-10 dB的工作带宽为3.74～3.96 GHz.该天线结构简单紧凑,易于实现.天线阵列由6个相同的圆极化天线组成,相邻阵列单元沿顺时针方向旋转60°,通过仿真和实验结果得知,在对阵元进行等幅、等相位的馈电的条件下,该天线阵列能够产生模态l=-1的OAM波束,这能够有效避免复杂馈电网络结构的设计.     

双极化圆柱介质谐振器天线设计与实验研究

全极化数字相控阵天线具有波束扫描灵活、抗干扰能力强的优点,已成为以飞行器为载体的雷达天线领域的发展趋势之一。考虑到安装平台的限制,天线单元是相控阵天线的关键部件,研制适合工程应用的双极化天线单元具有重要意义。提出以双极化介质谐振器天线为全极化数字相控阵天线单元的设计方案;该方案具有辐射效率高、结构简单、易于馈电、体积小、极化端口隔离特性好等性能。设计了一种带有金属反射板的双极化圆柱形介质谐振器天线单元,采用全波电磁仿真软件对天线单元进行设计和优化,开展了天线单元的加工和性能测试工作。在4.95~5.05 GHz的带宽内,驻波比均小于2;天线的极化端口隔离度约为-20 d B;测试的天线波束宽度约大于80°,增益约大于6 d B,交叉极化电平约为-20 d B。天线的性能达到预期的指标要求,适合于实际工程应用。     

三轴稳定静止卫星赋形天线指向误差分析

对于静止轨道三轴稳定卫星,天线的指向精度是用户要求的重要指标.在卫星定点后处于工作姿态时,要求天线波束覆盖用户规定的地面区域,并满足规定的电性能指标.卫星的姿态、轨道、天线性能和总装等误差对赋形天线的指向精度均具有一定的影响.本文对影响赋形天线指向精度的各类误差的形成原因、误差数据的计算方法进行了逐项分析.研究了各类误差对赋形天线指向精度的影响,其中重点分析了姿态和轨道误差的影响,给出了相应的算法公式,并基于实际工程数据进行了算例仿真,得到卫星在正常和位保两种模式下赋形天线的指向误差数据.通过对比,仿真计算结果与卫星在轨天线方向图的实测结果具有一致性,证明了该分析思路和计算方法的有效性和正确性.     

TD-SCDMA系统中阵列天线的校正算法

针对TD-SCDMA系统中阵列天线通道幅度和相位不一致会影响天线系统的性能这一现象,提出了一种在加入参考信号下,结合J.C.liberti算法对阵列天线通道不一致性的校正.算法通过计算参考信号的波达方向角估计值来校正阵列天线中各参数的不一致性,并通过波束形成算法,得到通道校正后的和差波束.仿真结果表明,算法一方面提高了波达方向估计值的准确性,另一方面改善了单脉冲和差波束的瞄准精度.     

提高相控阵天线波束指向精度的方法

针对相控阵天线波束指向受数字移相器量化相位影响而偏离预定指向的问题，从理论上研究了二可能值法对相控阵天线波束指向的影响，并导出有效实用的理论公式。计算结果表明，本文所给出的理论公式是正确和有效的。     

塔康相控阵天线相位校准算法

由于天线要形成旋转的9瓣心脏形方向图,工作中必须对控制天线辐射信号的移相器相位进行实时控制,而移相器的初始相位决定了天线方向图形成的准确性,因此塔康相控阵天线必须进行相位校准后才能正常工作.在对塔康相控阵天线方向图形成原理和天线相位校准方法进行分析的基础上,运用傅里叶变换理论和矢量叠加原理,提出了一种基于矢量叠加的相位校准算法.通过该算法可减少运算量,在保证相位校准精度的前提下,提高了相位校准速度,降低了对硬件平台的要求.实验表明:该算法合理有效、相位校准速度快、相位计算精度高,在塔康相控阵天线中得到了成功应用.     

GNSS自适应抗干扰天线阵相位中心校正

为在干扰环境实现实时精密定位、测距和姿态测量等应用,需要尽可能降低天线阵相位中心引起的误差。建立了抗干扰天线阵相位中心补偿模型,每个阵元视作多相位中心天线,推导了自适应抗干扰天线阵等效相位中心位置的计算方法,分析了抗干扰RTK系统中由相位中心偏移引起的误差。通过补偿载波相位观测量,实现了天线阵相位中心校正。仿真结果表明,GNSS接收机抗干扰天线阵等效相位中心的位置与干扰环境及所用抗干扰算法有关,不能通过预先建立固定查找表的方式进行补偿,只能根据抗干扰计算结果实时计算出等效相位中心位置,再补偿载波相位观测量。      

基于超宽带技术的相控阵天线单元移相量测试

针对不便于拆卸和分解的相控阵天线单元,设计了一种基于超宽带技术的相控阵天线单元移相量测试方法。将ps级的超宽带信号耦合馈电到天线单元上,通过采样接收输出信号来测试天线单元移相状态,利用时间窗技术对接收信号进行处理,使测试误差减少了一个量级。搭建了超宽带时域测试系统,对相控阵天线单元移相量进行了测试,测试误差在±0.5°,证明了该方法的有效性。     

GPS接收机相位中心偏差检测方法应用

在GPS测量中,观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准,而天线的相位中心与其几何中心在理论上应保持一致,可是实际上存一定的偏差。这种偏差的影响,对于高精度定位测量,是不容忽视的,这就要要求对GPS接收机天线相位中心进行检测。本文介绍了检测GPS天线相位中心偏差的旋转天线法以及其数学模型,着重其实际应用。     

基于缝隙的射频识别标签天线设计

为了将缝隙天线应用于射频识别标签中,提出了一种新的设计标签用缝隙天线的方法.基于互补天线的阻抗关系式,由待设计缝隙天线的阻抗推算出互补电振子的阻抗,得到电振子的几何结构,设计出两款(偶对称和奇对称)超高频段(UHF)射频识别标签用缝隙天线.通过仿真给出了所设计天线的阻抗、反射系数(S11)随频率变化的曲线和辐射方向图,制作了相应的实物天线.设计、仿真与测试结果表明,整个设计过程简洁、清晰,设计效率较高,奇对称弯折缝隙天线的性能优于偶对称天线,仿真与测试结果吻合得较好.     

小型化2.4GHz微带贴片天线的设计

针对无线通信系统提出一种新型的工作频率为2.4GHz的小型化微带天线结构,这种天线贴片采用正万字型结构设计.采用在贴片上开槽的方法,减小天线尺寸.经电磁仿真软件HFSS仿真,该天线可在中心频率为2.4GHz频段附近实现大于40MHz的工作带宽,适合在各种个人无线终端中使用.     

基于不同参考框架的GPS卫星天线校验

重新估计了基于不同参考框架的GPS卫星天线PCO(相位中心偏差)和PCV(相位中心变化)参数.计算过程中,通过固定测站天线的PCO和PCV,并将测站坐标强约束至不同的参考框架之下,降低了GPS卫星天线参数和接收机天线参数以及参考框架参数之间的相关性.结果显示,基于不同参考框架的同类型卫星天线PCV差异的平均值为0.726mm;与IGS发布值差异的平均值为0.844mm;基于新公布的IGS14参考框架的GPS卫星天线PCO估计结果与IGS(国际GNSS服务)发布值差异的平均值为-14.4mm,基于IGb08参考框架的卫星天线PCO估计结果与IGS发布值差异的平均值为-16.8 mm.以上结果表明,本措施提高了GPS卫星相位中心PCO/PCV的一致性,从而也能提高GNSS(global navigation satellite system)技术用于框架传递的连续性.     

基于菲涅尔原理的新型反射面天线

该文提出了一种将一维菲涅尔区相位修正概念应用于传统抛物柱面反射面的新型反射面天线，采用物理光学方法分析了该天线反射面对入射平面波的聚焦特性。该天线具有加工简便，效率高且偏轴扫描特性好等优点，因而在卫星通信及雷达系统的有着广泛的应用前景。     

小型方向图可重构四单元缝隙天线的设计

提出一种小型方向图可重构天线.该天线是由4个缝隙单元组成的平面阵列,单一的缝隙单元能产生定向辐射方向图,且最大辐射方向是接近缝隙的开口端.将4个PIN二极管集成在4个缝隙单元上,通过4个二极管开关的导通与断开组合成不同的模式,使天线在xoy平面上获得8个定向和多个全向的辐射方向图.仿真结果表明:该天线的定向最大增益为2.90 dBi,全向最大增益为1.38 dBi,半功率波束宽度平均值为136°.该天线是半径为31 mm的圆,体积小,制造成本低,且满足无线通信频段2.40~2.50 GHz,适用于无线局域网(WLAN)等无线通信领域,可以降低多径衰落的影响,提高数据的传输速率.