一种反射面天线机电耦合分析的新方法

提出了一种反射面天线机电耦合分析的新方法.该方法基于反射面天线的结构分析,利用变形反射面单元的节点位移信息得到变形后的反射面的网格模型.在此基础上,通过使用物理光学法直接计算出变形反射面天线辐射场.该方法与现有分析方法相比,能够更真实地描述出天线变形对其电磁性能的影响.通过对7.3 m抛物面天线的仿真,验证了该方法的有效性.     

FAST宽带双极化多波束馈源设计

双极化和宽带设计可以提高射电天文望远镜的观察效率;多波束技术可以拓宽视场,提高观察速度。利用多个独立的馈源偏焦放置实现的多波束反射面天线,具有结构简单、随频率变化性能稳定等优点。设计了一个针对500 m口径球面望远镜(five hundred meter aperture spherical telescope, FAST)的双极化、宽带19波束馈源,给出了馈源的实现方式和测试结果,利用馈源的幅度和相位辐射方向图,计算了由主动球面形成的多波束瞬时抛物反射面天线的性能。分析了剩余球面由于能量泄露对瞬时抛物反射面产生的影响。该系统级的设计方法及设计结果可为FAST将来的频段更换等升级改造提供设计参考和数据参考。     

变形面天线的分块Coons拟合方法

针对工程中雷达天线、卫星通讯地面站天线等的实际反射面在载荷作用下发生变形,基于变形反射面实际形状,提出了一种与传统最佳吻合抛物面法不同的新的分块拟合方法。该方法根据天线结构分析,对变形反射面进行分块划分,分别对每个块域实施Coons曲面拟合,且采用周向三角函数拟合与径向二次函数拟合确定曲面片边界条件,进而准确得到反射面变形的整体与局部信息。给出了该方法的理论公式,通过仿真实验证明了其准确性与有效性。     

抛物面天线小形变赋形及波束重构方法

针对星载抛物面天线波束大角度重构实现方法复杂及天线在轨赋形难度大的问题,提出了一种基于馈源纵向偏焦及多参数联合优化的波束重构方法。天线的馈源阵列作纵向偏焦,采用Zernike多项式拟合抛物面并提取多项式系数作为优化变量,运用粒子群算法对多项式系数、馈源阵的幅度和相位3类参数进行联合优化。以赋形反射面算例和波束重构算例验证方法的有效性。仿真结果表明，提出的方法简单易操作,可获得较小的反射面形变量,有效降低了抛物面在轨赋形难度,并可使波束重构得以灵活实现。     

基于焦面场的多波束反射面天线二维DOA估计

利用致密焦面阵列馈源，通过二维来波方向（direction of arrival，DOA）估计算法判别干扰信号的方向，是多波束反射面天线设计中的一个重要环节。由于阵列馈源接收的信号由源信号在反射面焦平面上的电场决定，其阵列流形与常规DOA估计平面阵列的阵列流形不相同；焦面场一般是不均匀的，因此选用的阵列单元接收的信号幅度也不相同，部分阵列单元接收的信号会比较微弱；不同的焦面场选用的阵列单元不同，对应的阵列结构也不相同，且其往往是不规则的；源信号经过反射面反射后，阵列单元接收的信号之间的相关性会降低。这些因素决定了阵列馈源的DOA估计具有特殊性。因此结合焦面场，设计了多波束反射面天线二维DOA估计方法，并进行了仿真，仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。     

反射面表面与馈源误差对天线方向图的影响

针对反射面天线误差信息对电性能影响的问题,提出了包含馈源相位中心和反射面表面的误差信息对反射面天线远场方向图影响的数学模型。该模型根据馈源相位中心误差和反射面表面误差引起天线口径面场分布的改变,利用口径场积分方法得到反射面天线辐射场的变化。然后,用所建立的模型对8 m口径的抛物面天线进行了数值计算,将天线在实际工况下的反射面表面误差与馈源相位中心误差一同引入模型中,分析了反射面天线误差信息对增益和副瓣电平影响,得到了相关数据和曲线,可为反射面天线的误差分析提供参考。     

偏置反射面天线的机电耦合建模与分析

随着偏置反射面天线向高频段、低副瓣以及轻重量的方向发展,对其结构设计和制造工艺提出了更高的要求,因此,需要研究偏置反射面天线的机电耦合问题,找出影响天线电性能的主要结构因素,从而有效降低对结构设计与加工精度的要求,进而降低成本。应用口径场法,考虑反射面表面误差和馈源误差等结构因素,建立了偏置反射面天线的机电耦合模型。通过对太阳辐射下某2.6m星载偏置反射面天线的机电耦合分析结果与电磁分析软件FEKO的仿真结果进行对比,证明了所提方法的准确性和有效性。     

天线反射面风压分布的测量

测量天线反射面风压是困难的问题,本文根据天线反射面的结构特点,设计了几何相似和动力相似的各类天线风压测量模型,提出了测量方法,讨论了提高测量精度的措施。     

分析反射面天线的混合方法

本文论述了运用物理光学、射线理论混合分析反射面天线的过程,确定了混合方法在计算一般反射面天线时的分界区域。同时,以天线口径分布为基础,推导出一种新的场点抽样技术,用以较精确地计算混合方法分界区的场。本文还提出一种反射面天线的精确计算方法:扩展口径面积分法(EAI)。     

基于Simulink的车载"动中通"伺服系统的仿真研究

在分析“动中通”伺服系统关键技术即天线稳定与波束跟踪的基础上,引入了实际行车时可能会遇到的阴影问题。给出了一种把天线稳定和波束跟踪相结合的方法,建立了基于Matlab/Simulink的仿真模型,进行了“动中通”伺服系统的仿真研究,并给出了仿真结果。仿真结果表明该方法不仅具有有效性,而且对于误差的修正时间也比较短,还能克服阴影带来的问题,对“动中通”伺服系统的研究设计具有实际意义。     

基于机电耦合的反射面天线副面位置调整方法

为了更加直接有效地通过调整副面位置来提高双反射面天线的电性能,基于机电耦合思想,建立了副面位置调整量与远场电性能间的直接关系式,分析了副面横向和纵向位置偏差的影响。采用优化方法建立了副面位置调整量优化模型,获得了多个仰角时的副面最佳位置。为实现全仰角范围副面位置的实时调整,对多个仰角副面位置调整参数进行了参数拟合。以26 m天线为对象进行了案例分析,其结果表明采用文章所述方法能够直接有效地获得不同工况时的副面最佳调整参数,并实现电性能的最优化,对天线结构重力变形进行有效地主动补偿。     

基于机电耦合理论的智能反射面天线形状最优控制

为提高反射面天线电性能,基于机电耦合理论,以增益和第一副瓣为综合控制目标,建立智能反射面天线形状最优控制模型。模型考虑结构强度和作动器性态约束,将作动电压作为被控变量, 通过机电耦合模型将电性能表示为作动电压的函数。以某7.3 m反射面天线为研究对象,同时考虑自重与温度载荷,分别应用所提方法与传统形状最优控制方法进行控制,其中温度载荷由77个温度传感器实测获取。结果表明,基于机电耦合理论的形状最优控制模型在改善天线的电性能方面更加有效。     

数字波束形成天线系统

数字波束形成天线是近十年发展起来的新技术。它把天线口径上提供的高频信息就地进行数字处理,从而使天线获得最佳的性能。本文对数字波束形成天线系统的原理、组成和优点等各方面进行了介绍。与通常使用的天线相比,它的性能和复杂性都很不相同。     

基于远场的反射面天线馈源位姿调整方法

反射面天线馈源位置和姿态的调整依赖于工程经验,本文提出一种从远场反推馈源位姿调整量的方法。基于口径场法,将馈源位姿误差对天线远场的影响关系式进行一阶泰勒级数展开,显式表达出远场对位姿误差的敏度,进而将位姿误差与远场用超定线性方程组联系起来,通过测量远场,基于奇异值分解法可近似反推出馈源位姿调整量。针对某4 m反射面天线,探讨了该方法的适用范围,仿真案例表明,一次或两次反推与调整即可有效改善天线电性能,为反射面天线馈源的精确安装及调整提供理论指导。     

赋形开槽天线研究

本文介绍了一种新颖的开槽天线,这种天线是在矩形金属波导的宽边金属壁上按一定的口面辐射要求开出一条连续的长槽。它形成的口面辐射具有H面的倾斜波束、滚动面(准E面)的宽波束。它有许多独特的性质。文中给出了这种天线的分析和综合方法,并介绍了赋形开槽天线作为一种弹上天线的应用实例。     

用于地面站和卫星的多波束微波天线

本文介绍一种基本上无孔径遮挡的偏馈式卡塞格伦天线,这种天线可产生空间密集隔离良好的波束,供地面站和卫星使用。每个波束均由一个单独的小张角波纹喇叭馈电,且在1.75:1的带宽内,具有良好的面积效率。此外,每个波束还具有良好的交叉极化特性。这种天线结构紧凑,设计切合实际,故可供4和6千兆赫地面站,20和30千兆赫地面站及20和30千兆赫卫星使用。     

基于同时扰动的单通道接收阵列天线跟踪方法

针对车载卫星移动通信系统的波束指向跟踪问题,提出一种基于同时扰动的单通道接收阵列天线跟踪方法。由于无法获得目标函数的准确梯度,所提方法对控制变量采用无差别的随机扰动,实现了单通道接收阵列波束指向的精确对准;通过分析移相器对波束指向的影响,提出了改进的同时扰动跟踪方法,加快了跟踪过程的收敛速度,为实现车载相控阵天线的精确、快速跟踪提供了一种新思路。与现有跟踪方法相比,所提方法直接扰动移相器而不是波束指向,减小了移相器参数变化和系统误差对跟踪结果的影响,提高了波束跟踪的稳定性,降低了天线设计的硬件要求。     

反射面天线表面形状最佳预调设计

本文根据反射面天线结构特点,视天线工作情况,建立了四种天线表面形状最佳预调设计的数学模型,运用最优化计算方法,求得天线的最佳预调角及最优表面形状。最佳预调技术能有效地改善天线的设计性能,是一种简单易行的设计方法。     

电子开关球面阵天线

本文通过一个工程模型(EMU)的设计和实验,论证了电子开关球面阵(ESSA)天线所能达到的性能指标。天线设计满足普通宇宙飞船的环境要求,并且在整个半球视域内能电气控制波束指向。其主要特点是在大空域内增益和波束形状保持不变。     

等待接收遥测系统中接收信号变化规律研究

针对再入遥测信道的双径模型和三波束等待接收系统,利用天线的增益图函数,导出了弹头出黑障后接收信号功率的数学表示。并基于遥测信号合理化接收,导出天线覆盖范围的数值计算方法。仿真计算表明,天线覆盖范围调整后,不但接收信号功率分配更加合理,而且多径干扰更小;接收站距弹头落点越远以及天线波束越宽,多径干扰越严重。