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基于阶梯波形的高效时间调制多波束天线

电波科学学报 2022年第6期37卷 977-983页

作者：陈峤羽张金栋罗登月吴文南京理工大学南京210094

时间调制阵列(time-modulated array,TMA)可产生不同指向的边带多波束,但存在效率低、波束幅度一致性差等缺陷.本文基于阶梯波形提出了一种低成本高效率的时间调制边带多波束实现方法.首先根据任意多波束空间覆盖需求得到TMA的频谱和时... 详细信息

时间调制阵列(time-modulated array,TMA)可产生不同指向的边带多波束,但存在效率低、波束幅度一致性差等缺陷.本文基于阶梯波形提出了一种低成本高效率的时间调制边带多波束实现方法.首先根据任意多波束空间覆盖需求得到TMA的频谱和时域波形,然后基于数控衰减器和0/π移相器的硬件特性实现对理论调制波形的拟合,最终通过阶梯波形优化抑制无用边带功率和边带波动,实现稳定高效的多波束扫描.以8单元TMA为例实现基频、±1、±2次边带对应的5边带,通过调整数控衰减器的衰减步进值寻求调制波形最优解,最终仿真结果显示边带电平抑制在−31.20 dB,工作边带功率波动仅为0.68 dB.该多波束时间调制天线具有成本低、效率高、波束幅度一致性好、无用边带抑制度高等优点,提升了时间调制技术在多波束天线领域的应用价值.

关键词：时间调制阵列(TMA) 多波束天线阶梯波形数控衰减器边带抑制

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一种K频段双波束接收卫通相控阵天线

电波科学学报 2024年

作者：何小峰中国西南电子技术研究所

针对卫星通信终端天线双波束同时接收应用需求，研制了一款K频段双波束接收卫通相控阵天线。该天线基于板级集成天线(antenna on board, AOB)平板有源相控阵架构，实现了天线阵面、R组件、波束形成网络、波控及电源的高密度集成。对102... 详细信息

针对卫星通信终端天线双波束同时接收应用需求，研制了一款K频段双波束接收卫通相控阵天线。该天线基于板级集成天线(antenna on board, AOB)平板有源相控阵架构，实现了天线阵面、R组件、波束形成网络、波控及电源的高密度集成。对1024阵列规模的天线样机进行了加工测试，测试结果表明天线两个波束扫描范围均可达±60°，G/T≥4.22 dB/K。该天线具有剖面低、重量轻、成本低、生产效率高的特点，对平板架构的多波束有源相控阵天线的研制具有指导意义。

关键词：卫星通信相控阵多波束天线板级集成天线

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基于相位编码的多波束天线阵列设计

现代雷达 2023年

作者：杨科心赵建平徐娟曲阜师范大学网络空间安全学院

提出了一种多波束天线，通过调整天线单元之间的相位并对其编码来实现。设计两款宽带双向辐射微带天线，使其相位差约为180°作为“0”单元和“1”单元的一一对应。根据数字编码超表面原理，为实现+z和-z方向的双波束分裂，采取“01010... 详细信息

提出了一种多波束天线，通过调整天线单元之间的相位并对其编码来实现。设计两款宽带双向辐射微带天线，使其相位差约为180°作为“0”单元和“1”单元的一一对应。根据数字编码超表面原理，为实现+z和-z方向的双波束分裂，采取“01010101”周期性编码排列。为验证理论正确性，设计了1×8线阵，全波仿真结果表明，天线阵列在13GHz时获得指向约为±50°和±130°四波束，相对带宽为44.6%，最高增益9.4dBi。为获得更高增益，组成3×8面阵，其波束数目及指向与线阵一致，相对带宽达到30%以上，最高增益达到13.4dBi。所设计的编码天线实现了宽带、高增益和多波束性能。

关键词：编码多波束天线宽带高增益

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一种固定指向多波束天线安装测量技术研究

电子测量技术 2022年第6期45卷 99-105页

作者：张新盼郭可敬李建军中国电子科技集团公司第三十九研究所西安710065 陕西省天线与控制技术重点实验室西安710065

某固定指向多波束天线由主反射体和馈源系统组成,天线主反射体固定且主波束指向唯一,馈源系统可以沿倾斜轨道运动以匹配不同的卫星。与全动或限动式天线相比,固定指向多波束天线结构指标在追求主反射面具有高精度的表面精度的同时,要保... 详细信息

某固定指向多波束天线由主反射体和馈源系统组成,天线主反射体固定且主波束指向唯一,馈源系统可以沿倾斜轨道运动以匹配不同的卫星。与全动或限动式天线相比,固定指向多波束天线结构指标在追求主反射面具有高精度的表面精度的同时,要保证其主波束指向精度,并实现馈源系统的精确定位。本文提出一种综合运用静态GPS测量系统、全站仪测量系统、激光跟踪仪测量系统、数字工业摄影测量系统等多种空间测量技术的方案。在该多波束天线安装过程中采用此测量方案,主反射面表面精度优于±0.15 mm,主波束指向精度优于±0.012 2°,馈源系统定位精度优于±1.5 mm,满足结构安装指标要求。通过多波束天线系统测试电性能指标满足要求,充分验证了该方案的可行性、可靠性、高效率和高精度的特点。

关键词：多波束天线指向精度主反射面表面精度馈源系统

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毫米波间隙波导滤波器与多波束天线阵列研究

毫米波间隙波导滤波器与多波束天线阵列研究

作者：王杰北京邮电大学

学位级别：硕士

在当前时代,第五代移动通信网络(5G)已经全面进入人们的生活之中,它可以很好地解决人们对于高速率、宽频段、大容量的信息传输与交换的需求。而5G技术的蓬勃发展,也激励着相关产业技术的迭代升级,尤其是射频前端的器件系统,其中就包括... 详细信息

在当前时代,第五代移动通信网络(5G)已经全面进入人们的生活之中,它可以很好地解决人们对于高速率、宽频段、大容量的信息传输与交换的需求。而5G技术的蓬勃发展,也激励着相关产业技术的迭代升级,尤其是射频前端的器件系统,其中就包括射频系统中的重要无源器件的滤波器与多波束天线阵列。基于此研究背景,本文基于间隙波导技术,选取毫米波滤波器、交叉过桥结构以及毫米波多波束天线阵列作为研究对象进行详细的研究。论文的主要研究工作包括:1.提出了一款基于间隙波导技术的具有高选择性的毫米波带通滤波器。通过在间隙波导谐振腔中添加多个中心谐振柱,可以引入多种谐振模式,利用两两谐振模式之间的相互耦合作用,可以创造出一个具有灵活位置的传输零点。这是结合频率相关耦合法与双模谐振法组合设计,实现了滤波器小型化的预定目标,并具有灵活地控制传输零点位置、带宽的功能,带通滤波器的17-dB阻抗匹配范围为58.61 GHz至63.36 GHz,带内插入损耗为0.6 dB±0.2dB。加工并实测了该具有高选择性的带通滤波器的实物原型。2.提出了一款基于脊间隙波导技术的低插损宽带交叉过桥结构。该交叉过桥结构通过将两条脊波导传输线交叉放置,并且拓宽交叉重叠部分,可以实现良好的传输效果,其中两条脊波导传输线位于同一平面,并且该交叉过桥结构的10-dB阻抗匹配带宽为42 GHz至51 GHz,可以灵活地作为组件应用于巴特勒矩阵等结构中。通过对此交叉过桥结构添加多级阻抗匹配结构,可以加工出实物并端接WR-22波导端口进行测试。3.提出了一款基于槽间隙波导技术的以4×4巴特勒矩阵作为馈电结构的多波束天线阵列。以间隙波导技术作为基础,通过单独设计各个结构,包括巴特勒矩阵馈电结构组成元件的耦合器、交叉过桥和移相器,以及1×4的天线阵列,并将天线阵列与巴特勒矩阵馈电结构相互组合集成,最终可以得到一款具有四个偏转波束的多波束相控阵天线,波束偏转角分别为±6°,±19°,并且最大增益达到19.05 dBi,最大辐射效率达到86.8%。加工并实测了该多波束天线阵列的实物原型。

关键词：间隙波导滤波器交叉过桥巴特勒矩阵多波束天线

基于慢波结构的小型化Rotman透镜及其在多波束天线中的应用

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基于慢波结构的小型化Rotman透镜及其在多波束天线中的应用

作者：刘彦斌西安电子科技大学

学位级别：硕士

罗特曼(Rotman)透镜是无源多波束天线常用的一种平面波束形成网络,具有同时多波束指向稳定、易于实现宽角覆盖、结构简单等优点。基于基片集成波导设计的Rotman透镜相比于传统金属波导Rotman透镜,加工成本低、剖面低、易与其他平面电路... 详细信息

罗特曼(Rotman)透镜是无源多波束天线常用的一种平面波束形成网络,具有同时多波束指向稳定、易于实现宽角覆盖、结构简单等优点。基于基片集成波导设计的Rotman透镜相比于传统金属波导Rotman透镜,加工成本低、剖面低、易与其他平面电路集成。相比于微带型Rotman透镜,由于基片集成波导具有低辐射损耗、低插损的特点,基片集成波导Rotman透镜在微波毫米波频段性能更优,但其尺寸较大。通过在微波器件中加载慢波结构,可以增加等效介电常数或等效磁导率,减小相速和导波波长,可实现微波器件的小型化。本文基于慢波基片集成波导,设计了小型化的慢波基片集成波导Rotman透镜,并基于所设计的小型化Rotman透镜设计了两款单元形式不同的多波束天线。本文针对慢波基片集成波导Rotman透镜及其在多波束天线中应用的研究,开展了以下工作:一、设计了一款基于慢波结构的小型化基片集成波导Rotman透镜。在普通Rotman透镜内部加载慢波结构,等效提高了基片集成波导的介电常数,显著缩短了导波波长,用较小的物理尺寸实现了与普通基片集成波导Rotman透镜相同的导波波程,实现了Rotman透镜的小型化,与未加载慢波结构的Rotman透镜相比,透镜部分的面积缩小了66.2%;并通过调节慢波传输线金属化盲孔的排列方式,设计了不同慢波系数的连接线以分别调节Rotman透镜不同输出端口的相位,最终设计的小型化慢波基片集成波导Rotman透镜在15.3GHz-16.3GHz可以实现良好的幅度和相位输出特性。二、设计了两款单元形式不同的慢波基片集成波导Rotman透镜多波束天线。基于所设计的小型化慢波基片集成波导Rotman透镜,设计了基于Vivaldi天线和印刷偶极子天线的两款多波束天线。经过对比发现,基于印刷偶极子天线的多波束天线比基于Vivaldi天线的多波束天线具有更好的极化纯度,因此,选用基于印刷偶极子天线的多波束天线进行加工实测。在中心频率15.8GHz处,实测得到的五个波束的指向分别为-34.2°、-17.4°、0°、17.8°、35.5°,增益分别为4.29d Bi、6.46d Bi、8.06d Bi、6.65d Bi、4.82d Bi,与仿真结果吻合良好,验证了慢波基片集成波导Rotman透镜用于小型化多波束天线的可行性。

关键词：小型化 Rotman透镜慢波基片集成波导多波束天线

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数字多波束天线阵列规划和赋形研究

数字多波束天线阵列规划和赋形研究

作者：周涛电子科技大学

学位级别：硕士

本文对低轨道卫星的数字多波束天线技术进行了研究,重点研究了基于等通量覆盖的波束规划方法和基于粒子群优化算法的波束赋形方法。低轨道卫星在不同角度的路径损耗差异较大,为了使得卫星与地面不同位置之间的发射、接收功率一致,以减... 详细信息

本文对低轨道卫星的数字多波束天线技术进行了研究,重点研究了基于等通量覆盖的波束规划方法和基于粒子群优化算法的波束赋形方法。低轨道卫星在不同角度的路径损耗差异较大,为了使得卫星与地面不同位置之间的发射、接收功率一致,以减少信号干扰,通常采用等通量覆盖设计,即近端增益小,远端增益大,这是在规划和赋形波束时要考虑的设计原则。论文首先介绍了数字多波束天线的工作原理,并在天线阵列方向图的叠加计算方法的基础上,推导了适用于平面矩形阵或三角阵的快速傅里叶方向图计算方法。根据低轨道卫星多波束覆盖的设计指标及星载天线的特点,设计了91个微带天线单元组成的正六边形阵列。接下来建立了低轨道卫星波束赋形优化问题模型,该问题是一个多目标的复杂问题,本文采用粒子群算法对该问题进行求解,引入了序贯优化策略,将优化过程分段,下一段在上一段优化结果基础上,增加优化目标并继续优化。通过仿真实例的检验,该策略有效地提高了多目标优化问题的优化效果。根据低轨道卫星波束覆盖的特点,本文提出了基于等通量覆盖的规划方法,能够较准确得到覆盖指定区域的波束小区的数目和大小。针对本文的波束覆盖问题,设计了三层波束覆盖方案并进行波束赋形,在满足主瓣增益指标的情况下,副瓣电平得到了较好的控制,其中发射波束副瓣电平均低于-10d B,接收波束副瓣电平均低于-15d B。最后,在波束赋形结果的基础上进行了频率复用载干比（C/I）的优化,使得C/I值均大于16d B。

关键词：低轨道卫星等通量覆盖多波束天线波束赋形

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多波束天线

遥测遥控 1978年第3期 27-34页

作者：进士昌明安达三郎陈忠心

1、引言天线小型化、高性能和多功能是天线及无线电工作者的共同目标。多波束天线是实现该目标的一个途径,近年来,为使其达到实用,有着广泛研究。多波束天线尚无确切定义,本文定义为:同一频率或大致相同的频率上,在多端输入或

关键词：多波束天线波束扫描天线孔径

单星多波束天线下基于压缩感知的多目标干扰定位

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电子与信息学报 2021年第7期43卷 1872-1878页

作者：张轶翟盛华陶海红中国空间技术研究院西安分院西安710100 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071

针对卫星干扰处理中的多目标定位问题,该文提出基于压缩感知的定位方法。该方法利用目标的空间稀疏性,以及多波束天线在不同信号源方向上的增益不同,仅需要测量接收信号强度便可实现多个干扰的位置识别。研究结果表明,定位性能与节点分... 详细信息

针对卫星干扰处理中的多目标定位问题,该文提出基于压缩感知的定位方法。该方法利用目标的空间稀疏性,以及多波束天线在不同信号源方向上的增益不同,仅需要测量接收信号强度便可实现多个干扰的位置识别。研究结果表明,定位性能与节点分布、目标个数、波束覆盖半径、判决门限有关。在给定参数及原对偶内点算法下,该方法可实现1~4个干扰源的空域定位,在信噪比为20 dB时定位精度达到7.7 km,优于经典的旋转干涉仪和空间谱估计测向方法。

关键词：压缩感知单星定位多目标多波束天线接收信号强度

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