论文部分内容阅读
近年来,随着卫星通信的广泛应用和快速发展,对于卫星通信系统中的天线设计也提出了更高的要求。圆极化波受多径效应和极化畸变的影响较小,对接收天线没有严苛的摆放姿态要求,因而一般在卫星通信系统中采用圆极化天线作为收发天线。对于移动卫星通信设备,为了满足便携性,天线还需具有低剖面,轻重量,小体积的特点。在一些卫星通信系统中,尤其是低轨卫星系统,典型的包括铱星系统和全球性系统等,由于卫星运动,交通工具移动,地球自转等原因,卫星和使用终端的相对位置会不断变化,天线需要具有一定的追星能力,这就要求天线在一定的宽角区域内都能满足较高的增益覆盖。本文针对卫星通信天线的设计要求,首先总结了圆极化天线的发展现状,着重于天线展宽其轴比带宽和阻抗带宽的方法,以及在宽带基础下满足低剖面,结构简单稳定等条件的技术手段。结合了实际需求,本文设计了一款应用于BGAN系统(海事卫星通信系统的一种服务)的平面形式阵列天线,天线采用圆极化叠层微带天线作为阵列单元,通过连续旋转馈电技术组成2?2规模的阵列,具有结构简单,剖面低,重量轻的特点。经过实际测试,其回波损耗在收发频段内均小于-10dB,主极化增益在接收频段(1.519GHz~1.559GHz)内大于11dB,在发射频段(1.6265GHz~1.675GHz)内大于10dB。其后,本文总结了具有宽角区域增益覆盖能力的阵列天线的发展现状,着重于采用较少的单元数量和波束数量,以及尽可能简单的载体结构来实现更好的增益覆盖效果。结合实际需求,本文在第四章首先采用环天线和寄生贴片结合的方式设计了一种低剖面中等增益的圆极化天线单元,并以此组成了一个七单元形式的金字塔锥形阵列,在上半空间?为0~70°范围内实现了主极化增益不小于7.2dB的覆盖效果,覆盖区域内轴比均小于2.82dB。其后,为了继续提高增益,以叠层微带天线作为单元分别组成了一个16单元和一个28单元金字塔锥形阵列,分别实现了在半球空间?为0~70°范围内8d B的主极化增益覆盖和?为0~90°范围内8.5dB的主极化增益覆盖,覆盖区域内轴比不超过4.9dB。三种阵列均采用多个固定波束切换的形式,对其中16单元结构的阵列进行了加工测试,测试结果与仿真基本吻合。