星载反射阵天线形变对其辐射特性的影响
发布时间：2021-12-02 20:44
高增益、低剖面、低质量的平面反射阵天线广泛应用于卫星通信及空间探测领域.目前虽有多种新型星载反射阵天线设计,但尚未大规模实际应用.反射阵天线在加工、组装过程中出现的误差以及在空间高低温环境中产生的形变误差都会对其电特性产生影响.为验证反射阵天线大规模实际应用于空间探测的可行性,研究了反射阵天线可能出现的形变误差对其辐射特性的影响,从理论上分析了反射阵单元发生位移、旋转、变形时反射相位的变化规律,并且从反射阵天线设计实例出发,利用科学计算和电磁仿真软件对天线的方向图、增益等特性进行仿真分析,研究形变对反射阵天线电性能的影响.
【文章来源】：空间科学学报. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图１反射阵天线原理??Ｆｉｇ．?１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔ?ａｒｒａｙ??
心輕率／ＨＨｚ??１５??１５??单元个数??４１?ｘ?４１??２１?ｘ?２１??单元间距??０．５?Ａ??０．４５?Ａ??焦径比Ｐ／刃??１??１??Ｐｈａｓｅ?／?（°）??２??４??６??〇〇??＇Ｓ?８??ｃ?１０??１?１２??〇＞??Ｂ?１４??Ｄ??？?１６??１８??２０??５?１０?１５?２０??Ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｉｎ?ｘ?ａｘｉｓ??５反射阵单元相位分布??Ｆｉｇ．?５?Ｅｌｅｍｅｎｔ?ｐｈａｓｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??图６?ＨＦＳＳ中反射阵仿真模型??Ｆｉｇ．?６?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔａｒｒａｙ?ｉｎ?ＨＦＳＳ??时的情况如图８所示，反射阵天线单元保持不变，天??线整体绕Ｔ轴发生旋转，旋转角度为＆当０取不同??值时，针对不同口径的反射阵模型，分别采用ＭＡＴ－??ＬＡＢ?和?ＨＦＳＳ?仿真天线的方向?图特性，结?果如图?９??３５０??３００??２５０??２００??２１??３??Ｉ??４０??ＣＱＰ＞?／?ｓｌｕｏ＞：ｎｃ？ｄ?ＵＯＵ２Ｐ０３＞Ｉ??
１２０??Ｃｈｉｎ．?Ｊ．?Ｓｐａｃｅ?Ｓｃｉ．空间科学学报?２０２０，?４０（１）??图２反射阵单元相位曲线??Ｆｉｇ．?２?Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ??ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??图３单元垂直位移??Ｆｉｇ．?３?Ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ??ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??图４单元水平位移??Ｆｉｇ．?４?Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ??ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??从式（８）可以着出，单元水Ｔ？方向位移带来的路径??差Ａｄ只号Ａｉ？和入射角０有关．杏反射阵的馈源??位置固定，移相单元距离馈源相位中心在阵列表面的??投影点距离ｉ？越大时，Ｆｔ！水平？方向形变Ａｉ？造成的??路径误差Ａｄ越大，对反射阵的影响也越大．综上所??述，发生水〒？位移时，位于馈源在阵列投影附近单元??的水平移动对天线整体相位的影响权重较小．因此，??在空间中工作时，应重点防止星载反射阵天线边缘位??置发生水平方向拉仲等形变．??２．３水平方向不规则形变??在大多数设计中，反射阵天线的相位主要靠改变??单元的特定尺寸来实现，因此单元在Ｔ面内的仲缩变??化会带来反射相位的变化．??如果反射阵单元结构简单，只有关键参数发生变??化，则反射相位的改变相对有规律，大致沿图２中的??曲线轨迹变化．如果反射阵的单元结构复杂，有多个??相关或独立的参数共同决定单元的形状．此时，由热??变形等因素造成的形变复杂，不同方向的形变可能不??成比例，因此需要结合单元的具体形式进行分析，但??总体而言单元不规则形变所产生的相位误差可以等??效为随机相位误差．??３整体形变对辐射性能的影响??单
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维复合材料在星载天线结构中的应用[J]. 张登材,张义萍,黄福清,张杰. 电子机械工程. 2018(03)
[2]大型星载固面天线热变形试验及仿真分析验证[J]. 李奇,周徐斌,杜三虎,王萌. 航天器环境工程. 2017(01)
[3]航天器高稳定结构热变形分析与试验验证方法研究[J]. 刘国青,阮剑华,罗文波,白刚. 航天器工程. 2014(02)
[4]大型星载Ku波段波导缝隙阵列天线—宽频带设计及热变形分析[J]. 刘世华,王宏建,郝齐焱,易敏,陈雪,刘广. 空间科学学报. 2013(02)
[5]基于FFT的大型平面阵列方向图的综合方法[J]. 石力,邓云凯,孙慧峰. 系统工程与电子技术. 2011(11)
本文编号：3529177
【文章来源】：空间科学学报. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图１反射阵天线原理??Ｆｉｇ．?１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔ?ａｒｒａｙ??
心輕率／ＨＨｚ??１５??１５??单元个数??４１?ｘ?４１??２１?ｘ?２１??单元间距??０．５?Ａ??０．４５?Ａ??焦径比Ｐ／刃??１??１??Ｐｈａｓｅ?／?（°）??２??４??６??〇〇??＇Ｓ?８??ｃ?１０??１?１２??〇＞??Ｂ?１４??Ｄ??？?１６??１８??２０??５?１０?１５?２０??Ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｉｎ?ｘ?ａｘｉｓ??５反射阵单元相位分布??Ｆｉｇ．?５?Ｅｌｅｍｅｎｔ?ｐｈａｓｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??图６?ＨＦＳＳ中反射阵仿真模型??Ｆｉｇ．?６?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｒｅｆｌｅｃｔａｒｒａｙ?ｉｎ?ＨＦＳＳ??时的情况如图８所示，反射阵天线单元保持不变，天??线整体绕Ｔ轴发生旋转，旋转角度为＆当０取不同??值时，针对不同口径的反射阵模型，分别采用ＭＡＴ－??ＬＡＢ?和?ＨＦＳＳ?仿真天线的方向?图特性，结?果如图?９??３５０??３００??２５０??２００??２１??３??Ｉ??４０??ＣＱＰ＞?／?ｓｌｕｏ＞：ｎｃ？ｄ?ＵＯＵ２Ｐ０３＞Ｉ??
１２０??Ｃｈｉｎ．?Ｊ．?Ｓｐａｃｅ?Ｓｃｉ．空间科学学报?２０２０，?４０（１）??图２反射阵单元相位曲线??Ｆｉｇ．?２?Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ??ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??图３单元垂直位移??Ｆｉｇ．?３?Ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ??ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??图４单元水平位移??Ｆｉｇ．?４?Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ??ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｍｅｎｔ??从式（８）可以着出，单元水Ｔ？方向位移带来的路径??差Ａｄ只号Ａｉ？和入射角０有关．杏反射阵的馈源??位置固定，移相单元距离馈源相位中心在阵列表面的??投影点距离ｉ？越大时，Ｆｔ！水平？方向形变Ａｉ？造成的??路径误差Ａｄ越大，对反射阵的影响也越大．综上所??述，发生水〒？位移时，位于馈源在阵列投影附近单元??的水平移动对天线整体相位的影响权重较小．因此，??在空间中工作时，应重点防止星载反射阵天线边缘位??置发生水平方向拉仲等形变．??２．３水平方向不规则形变??在大多数设计中，反射阵天线的相位主要靠改变??单元的特定尺寸来实现，因此单元在Ｔ面内的仲缩变??化会带来反射相位的变化．??如果反射阵单元结构简单，只有关键参数发生变??化，则反射相位的改变相对有规律，大致沿图２中的??曲线轨迹变化．如果反射阵的单元结构复杂，有多个??相关或独立的参数共同决定单元的形状．此时，由热??变形等因素造成的形变复杂，不同方向的形变可能不??成比例，因此需要结合单元的具体形式进行分析，但??总体而言单元不规则形变所产生的相位误差可以等??效为随机相位误差．??３整体形变对辐射性能的影响??单
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维复合材料在星载天线结构中的应用[J]. 张登材,张义萍,黄福清,张杰. 电子机械工程. 2018(03)
[2]大型星载固面天线热变形试验及仿真分析验证[J]. 李奇,周徐斌,杜三虎,王萌. 航天器环境工程. 2017(01)
[3]航天器高稳定结构热变形分析与试验验证方法研究[J]. 刘国青,阮剑华,罗文波,白刚. 航天器工程. 2014(02)
[4]大型星载Ku波段波导缝隙阵列天线—宽频带设计及热变形分析[J]. 刘世华,王宏建,郝齐焱,易敏,陈雪,刘广. 空间科学学报. 2013(02)
[5]基于FFT的大型平面阵列方向图的综合方法[J]. 石力,邓云凯,孙慧峰. 系统工程与电子技术. 2011(11)
本文编号：3529177
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