便携式卫星终端全空域共形数字阵列设计

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1、·技术前沿·航天电子对抗2016年第4期便携式卫星终端全空域共形数字阵列设计王铁丹，陈乐，唐伟峰，陈望杰，李磊，孙昊，李国平（中国航天科工集团８５１１研究所，江苏南京２１０００７）摘要：针对便携式卫星终端要求的全空域多目标跟踪能力，基于终端外形设计了一种圆台结构的共形阵列。该阵列由顶面的平面阵列和侧面１６条棱面围成的台体构成，顶部平面阵列产生的波束覆盖上半空间的大仰角区域，侧面的１６条棱面则负责小仰角区域的波束覆盖。与球面天线相比，圆台阵列在工程实现和波束增益方面具有一定优势。分析了圆台阵列在全空域

2、的增益性能，并考虑到实际应用中的遮挡效应，对空域进行了划分，不同的空域使用圆台不同方位的阵元进行数字波束形成。理论分析和仿真结果表明，圆台共形阵列全空域增益波动较小，性能良好。关键词：圆台阵列；全空域；多波束；卫星终端＋中图分类号：TN９７１．５文献标识码：ADesignofdigitalarrayinfullairspaceforpotablesatelliteterminalWangTiedan，ChenLe，TangWeifeng，ChenWangjie，LiLei，SunHao，LiGuop

3、ing（No．８５１１ResearchInstituteofCASIC，Nanjing２１０００７，Jiangsu，China）Abstract：Aimingatthemulti‐targettrackingperformanceinfullairspacerequiredbypotablesatelliteterminal，aconformalarrayshapedasthecircularstagebodyisdesignedontheoutfitoftheterminal．Thisarrayc

4、onsistsofplanararrayonthetopandthestagebodyformedby１６edgedplanes．Thebeamproducedfromtheplanararrayonthetopcoversthehighelevationareaandthe１６edgedplanescoverthelowelevationarea．Comparedwiththesphericalantenna，thecircularstagebodyhascertainadvantagesinen

5、gineerapplicationandbeamgain．Theperformanceofbeamgaininfullairspaceofthecircularstagearrayisanalyzed，withconsiderationofthecoveringeffectinpractice．Itdividestheairspaceanddifferentairspaceproducesthebeamformingbytheelementsfromdifferentdirectionsofthec

6、ircularstagebody．Thetheoreticalanalysisandsimulationresultprovesthefullairspacegainofthecircularstagebodyiscomparativelystablewithgoodperformance．Keywords：truncatedconearray；fullairspace；multi‐beam；satelliteterminal目前及将来卫星通信终端的首要选择模式。但单一的0引言平面相控阵天线在低仰角

7、扫描时增益恶化显著，仰角小便携式卫星终端一般是为满足特定需求而设计于１５°时，增益恶化达到５dB以上，性能损失较大。的，对成本、质量、体积等有较为苛刻的要求。因此，便为了达到全空域扫描的目的，有学者将阵面进行携式卫星终端的天线设计要满足小型化、高增益、轻量［１‐５］倾斜设计，使天线单元与水平面成一定角度，但此化、低剖面、全空域覆盖等需求。目前，便携式卫星终时旁瓣相对较大；有学者利用球面等阵面进行布阵设端天线主要有抛物面天线、平板阵列天线和相控阵天计，但球面阵列由于遮挡问题，单一波束可用阵元较线。相控

8、阵天线具有灵活的波束扫描功能，能够产生少，整体增益有所损失；有学者利用天线罩的折射效应同时多波束，可以快速捕获和跟踪多个卫星信号，与抛将全空域覆盖波扫集中到一个小的空域范围［６‐７］，使平物面天线和平板阵列天线相比具有较强优势，因此成为面阵列的有限范围波束扫描折射至全空域覆盖，但天线罩本身将带来较大插损。本文提出一种基于圆台阵收稿日期：2016－04－10；2016－05－17修回。作者简介：王铁丹（1985－），男，工程师，博士，主要研究方向为信列的共形数字阵列设计