矢量调制器在星载相控阵天线中的应用.pdf

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1、V01．24No．3航天器工程第24卷第3期!!兰里垒竺兰垦堡垒里!垦堕鱼!盟兰垦垦!型垒!!!!至!旦矢量调制器在星载相控阵天线中的应用薛欣韩运忠江涛陈腾博范占春(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要精确的相位调制技术是星载毫米波有源相控阵天线最关键技术之一。传统的数字移相器构造较为复杂，尺寸较大，相位调制特性有局限性，不是高工作频段、宽扫描角星栽相控阵天线发展的最优选择。文章提出采用单片矢量调制器来代替数字移相器及数字衰减器，利用电压来控制矢量调制器的相位调制，提高了相位调制性能，同时具有结构简单、尺

2、寸较小等优点。在此基础上设计了星载毫米波段有源相控阵天线，并且实现了精确的二维波束扫描功能，验证了矢量调制器在星载毫米波有源相控阵天线中应用的技术可行性。关键词航天器；毫米波；矢量调制器；有源相控阵天线中图分类号：TN82文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．03．010VectorModulatorandItsAppliactioninSatellitePhasedArrayAntennaXUEXinHANYunzhongJIANGTaoCHENTengboFANZhan

3、ehun(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Accuratephasemodulatingisakeytechnologyofsatellitemillimeter—waveactivephasedarrayantenna．Byreasonofcomplicatedstructure，largesizeandlowprecisionofphasemodulating，conventionaldigita

4、lphaseshifterandattenuatorisnotanoptimizedoptionofsatellitemillimeter—waveactivephasedarrayantenna．Inthispaper，conventionaldigitalphaseshifterandattenuatorisreplacedbyvectormodulator，whichdirectscarriermodulationonphasebyvoltagecontr01．Theresultsshowsthatvector

5、modulatorhassmallsizeandsimplestructure。anditspre—cisionofphasemodulatingisbetterthanthatofconventionaldigitalphaseshifterandattenuator．Basedonthistechnique，millimeter—waveactivephasedarrayantennaforspacecrafthasbeende—signed，andtheantennaisprovedtosteerthebeam

6、scanningaccurately．Theresultsverifythefea—sibilityofmillimeter—wavevectormodulatorusedinsatellitemillimeter—waveactivephasedarrayantenna．Keywords：spacecraft；millimeter—wave；vectormodulator；activephasedarrayantenna1引言先进的星载有源相控阵天线系统中，精确的相位调制是其最关键的技术之一。目前，国内外普遍采用数

7、字移相器和数字衰减器作为有源相控阵天线通道幅相调制的手段，如“铱星”有源相控阵天线。近年来，星载有源相控阵天线向更高工作频段、收稿日期：2015-0卜07；修回日期：2015-05—07基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：薛欣，男，工程师，从事星载有源相控阵天线设计工作。Email：xuxwindy@163．coin。第3期薛欣等：矢量调制器在星载相控阵天线中的应用更高性能、更宽扫描角及抗干扰方向发展。特别是星间通信及测距的需要，对天线的二维扫描角度要求更是达到了极限。随着工作频率的升高、扫描角度的增大，相控阵天

8、线阵元间距则会变得越来越小，加之抗干扰相控阵天线对幅相调制有着高精度的要求，这些需求使得相控阵天线对收发组件(TR)的相位调制特性要求越来越高，尺寸要求越来越小。而传统数字移相器及衰减器由于工作原理，其构造复杂，芯片尺寸较大，造成TR组件装配集成难度增加，不利于实现TR组件小型化。同时，数字移相器受限于本身特性，在移相时，会带来的附加幅度变化，