随着空间技术的快速发展,对目标飞行器的跟踪与信息截获变得越来越重要。为了实现对目标飞行器的跟踪和信息截获,文中设计了一种超宽带、多极化、高增益的跟踪天线及馈源,采用基于印制板设计的对数周期天线作为单元,并使用八个单元组成圆环阵作为反射面天线的馈源,对结构和馈电幅相进行设计,从而实现线极化比幅跟踪、左旋圆极化接收、右旋圆极化接收三种工作方式。仿真结果表明:单元天线驻波小于2的相对带宽达到147%,次级方向图的圆极化轴比小于4 d B,交叉波束的交叉电平基本稳定在-3 d B^-8 d B。对该跟踪天线进行加工,并进行天线系统测试,实际测试结果与仿真吻合很好。
基于卡塞格伦天线对馈源工作带宽的要求,设计了一种Ka波段双口双模馈源。首先,对双口双模口径场进行理论分析并借助MATLAB编程作图。然后,对馈源进行建模仿真,通过加入匹配金属圆柱销钉、在波导窄边加入过渡阶梯、在H臂末端宽边处加入过渡台阶的方法使H折叠魔T的工作绝对带宽可达7 GHz。最后,进行实测,工作绝对带宽为2 GHz,S和口、E差口和H差口驻波比均小于2,3个端口间的隔离度均大于25 d B,仿真与实测结果吻合。
为了实现一维频率扫描,设计了一个X波段的串馈频扫平面阵列天线。单个功分器采用四分支定向耦合器,并且引入低通滤波结构,在实现大功分比设计的同时还解决了两输出口间的相位偏移问题。采用低损耗空气带状线作为馈线,有效降低了串馈频扫天线的损耗。馈电网络与天线阵列独立设计,降低了对计算机硬件的要求。实测结果表明,所设计阵列可实现-27°~30°的一维扫描,副瓣电平低于-22 d B。
针对标准卡塞格伦天线因馈源口径、副反射面以及支杆遮挡而导致的增益较低和副瓣电平较高的问题,文中设计了一种极化扭转变形卡塞格伦天线,通过副反射面的波选择功能、主反射面的90°极化扭转功能最大限度地降低了副反射面及支杆的遮挡效应。针对主、副反射面结构复杂的情况,采用等效介电常数的方法简化仿真模型。首先,利用电磁仿真软件CST对副反射面的反射率和透射率、主反射面的极化扭转特性进行仿真分析。然后,利用电磁仿真软件FEKO对天线主、副反射面进行总体设计仿真优化分析。最后,实测的天线工作绝对带宽为2 GHz,上、下边频以及中心频点和方向图的副瓣均小于-20 d B,且实测结果与理论计算及FEKO仿真结果较为一致。
