矢量調(diào)制器在星載相控陣天線中的應(yīng)用.pdf

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1、V01．24No．3航天器工程第24卷第3期!!蘭里壘竺蘭墾堡壘里!墾墮魚!盟蘭墾墾!型壘!!!!至!旦矢量調(diào)制器在星載相控陣天線中的應(yīng)用薛欣韓運忠江濤陳騰博范占春(北京空間飛行器總體設(shè)計部，北京100094)摘要精確的相位調(diào)制技術(shù)是星載毫米波有源相控陣天線最關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的數(shù)字移相器構(gòu)造較為復(fù)雜，尺寸較大，相位調(diào)制特性有局限性，不是高工作頻段、寬掃描角星栽相控陣天線發(fā)展的最優(yōu)選擇。文章提出采用單片矢量調(diào)制器來代替數(shù)字移相器及數(shù)字衰減器，利用電壓來控制矢量調(diào)制器的相位調(diào)制，提高了相位調(diào)制性能，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、尺

2、寸較小等優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了星載毫米波段有源相控陣天線，并且實現(xiàn)了精確的二維波束掃描功能，驗證了矢量調(diào)制器在星載毫米波有源相控陣天線中應(yīng)用的技術(shù)可行性。關(guān)鍵詞航天器；毫米波；矢量調(diào)制器；有源相控陣天線中圖分類號：TN82文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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引言先進(jìn)的星載有源相控陣天線系統(tǒng)中，精確的相位調(diào)制是其最關(guān)鍵的技術(shù)之一。目前，國內(nèi)外普遍采用數(shù)

7、字移相器和數(shù)字衰減器作為有源相控陣天線通道幅相調(diào)制的手段，如“銥星”有源相控陣天線。近年來，星載有源相控陣天線向更高工作頻段、收稿日期：2015-0卜07；修回日期：2015-05—07基金項目：國家重大科技專項工程作者簡介：薛欣，男，工程師，從事星載有源相控陣天線設(shè)計工作。Email：xuxwindy@163．coin。第3期薛欣等：矢量調(diào)制器在星載相控陣天線中的應(yīng)用更高性能、更寬掃描角及抗干擾方向發(fā)展。特別是星間通信及測距的需要，對天線的二維掃描角度要求更是達(dá)到了極限。隨著工作頻率的升高、掃描角度的增大，相控陣天

8、線陣元間距則會變得越來越小，加之抗干擾相控陣天線對幅相調(diào)制有著高精度的要求，這些需求使得相控陣天線對收發(fā)組件(TR)的相位調(diào)制特性要求越來越高，尺寸要求越來越小。而傳統(tǒng)數(shù)字移相器及衰減器由于工作原理，其構(gòu)造復(fù)雜，芯片尺寸較大，造成TR組件裝配集成難度增加，不利于實現(xiàn)TR組件小型化。同時，數(shù)字移相器受限于本身特性，在移相時，會帶來的附加幅度變化，