箭载共形相控阵天线设计仿真与测试

《箭载共形相控阵天线设计仿真与测试》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第29卷第2期2010年4月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．29No．2Apr．2010箭载共形相控阵天线设计仿真与测试+康德地，吴斌(北京跟踪与通信技术研究所·北京·100094)摘要：研究了基于阵因子函数的阵列天线设计方法，并成功应用于箭栽中继卫星测控天线的设计与实现。本文分析设计了天线单元，推导了柱面共形相控阵阵因子函数，给出了天线阵的阵方向图函数，利用AnsoftHFSS软件进行了仿真优化和验证。样机的微波暗室测试结果表明天线满足工程需求。关键词：箭载天线；共形相控阵天线；柱面阵因子函数中图分类号：

2、TN958文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)02一0001．06SimulationandTestingofaConformalPhasedArrayAntennaUsedonLaunchVehicleKANGDe-di，WUBin(B曲ingInstituteofTrackingandTelecommuni∞tionsTechnology，B曲ing100094)Abstran：Thispaperstudiesamethodbasedonconfomalphasedarrayantenna．Themethodhassuccessfullyb

3、eenusedinthedesignandrealizationofTT8。CantellIlausedonrocket，whichcompletesthetrackingtelemetryandcommandbytheTrackingandDataRelaysatelliteSystem(TDRSS)．Theantenllaelementisfirstdesigned，thenthearrayfunctionisinduced，andthecharacteristicfunctionofcylinderphasedarrayantennaisgiven．The

4、simula—tionbyAnsoftHFSSisusedtooptimizeandvalidatethedesign．Atlast，theresultsofmicrowavedarkr00mtestingshowthatthedesignedconformalphasedarrayantennameetstheneedsofTT&CbyTDR鼢Key啊oI’ds：AntennasUsedonRocket；ConformalPhasedArrayAntenrlas；CharacteristicFunctionofCylinderPhasedArrayAnten∞

5、O引言我国航天事业飞速发展，地基测控系统的局限性已经越来越明显，迫切需要依靠中继卫星系统进行天基测控来解决这一问题。随着我国中继卫星系统的建立与完善，如果能够利用中继卫星系统对我国运载火箭发射任务提供测控服务，既能有效提高测控覆盖范围，又能大大降低测控成本。运载火箭飞行过程中姿态变化大，数据传输速率高，星箭距离远，要保证星箭之间的数据传输正确、可靠，对箭载天基测控天线增益、天线覆盖范围和指向跟踪能力都有很高的技术要求，其天线设计水平直接影响着运载火箭天基测控空间链路传输的性能。目前我国运载火箭测控中尚未使用过此种手段。相控阵天线采用电子方法实现天线波束指向在空间

6、扫描，具有波束快速扫描、波束形状快速变化、空间功率合成能力、与载体平台共形等能力，因此非常适用于运载火箭中继测控天线。平面相控阵技术成熟，但由于所有天线单元均分布于同一平面，在火箭和航天器等高速移动载体表面无法布置。共形相控阵天线与载体表面共形，不改变载体飞行器的空气动力学性能，可实现更大角域的扫描和更高的天线增益，在天线扫描过程中能维持或基本维持天线波束的形状和天线增益。本文基于工程实际需求，设计了一个与箭体共形的S波段相控阵天线实例，并进行了性能仿真和测试。l箭载共形相控阵天线单元设计与仿真1．1箭载天线单元分析相控阵天线中常用的阵元辐射器有振子天线、·收稿

7、日期：2010一01—27；修回日期：2010一03一01第一作者简介：康德地(1982一)，男，硕士，工程师，研究方向为航天测控。2飞行器测控学报第29卷开口波导、缝隙天线和微带天线等，是阵列中能有效地辐射和接收无线电波的基本单元。运载火箭飞行过程中姿态变化大、运动速度快，箭载天线单元必须采用易于共形的辐射单元。一方面，微带天线剖面薄，易于与有源器件集成，比较容易与箭体共形，以增加扫描角度；另一方面，S频段天线带宽要求不高，采用单层微带可以满足需求，从而减小天线厚度。因此，针对箭载需求和安装环境，可选择单层矩形微带贴片天线作为箭载共形相控阵天线的辐射单元。本文

8、研究的微带贴片天线工作在