【摘要】：本文針對(duì)Ku波段的多波束拋物反射面天線進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì),利用在反射面的焦平面上放置多個(gè)饋源的方法來實(shí)現(xiàn)天線多波束的功能,并結(jié)合Ku波段角分集散射通信對(duì)多波束天線的要求,提出了在反射面的焦點(diǎn)位置處盡可能近的放置多個(gè)獨(dú)立饋源,且饋源之間的波束相關(guān)性比較小,就可以將小尺寸的反射面天線應(yīng)用在角分集通信技術(shù)中的研究方案。在具體的設(shè)計(jì)中,通過對(duì)比介質(zhì)桿天線與普通喇叭天線在尺寸和性能上的優(yōu)劣,從小型化的角度出發(fā)選擇介質(zhì)桿天線作為系統(tǒng)饋源并對(duì)介質(zhì)桿天線進(jìn)行性能優(yōu)化。接著對(duì)正交模耦合器進(jìn)行設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)天線的收發(fā)隔離,并將介質(zhì)桿天線與正交模耦合器級(jí)聯(lián)在一起作為反射面天線的雙極化饋源,最終優(yōu)化了雙極化介質(zhì)桿天線電壓駐波比、端口隔離度、最大方向增益、半功率波瓣寬度等性能參數(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)饋源的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。將雙極化介質(zhì)桿天線作為反射面系統(tǒng)的饋源,首先利用單饋源對(duì)拋物反射面天線的輻射特性進(jìn)行研究與分析,根據(jù)指標(biāo)要求確定反射面的口徑與焦徑比以及饋源的位置,接著對(duì)饋源進(jìn)行組陣以實(shí)現(xiàn)反射面天線的多波束性能,并針對(duì)饋源組陣后由于介質(zhì)桿之間的電磁耦合導(dǎo)致的增益下降、波束偏移角變大等問題提出利用金屬隔板減小互耦的方案,優(yōu)化設(shè)計(jì)了雙波束雙極化組合饋源。天線整體仿真中,研究了饋源支撐結(jié)構(gòu)對(duì)反射面天線極化性能的影響。經(jīng)過研究與優(yōu)化設(shè)計(jì),在工作頻段內(nèi),該雙波束反射面天線各極化端口的駐波不高于1.5,不同端口之間的隔離度不低于30dB,各波束的增益不低于45dB,各波束的交叉極化隔離度不低于35dB,對(duì)稱波束之間的波束夾角為0.75倍波瓣寬度。實(shí)現(xiàn)了小尺寸、雙獨(dú)立波束、高增益、窄波束夾角、低交叉極化電平,在對(duì)流層通信角分集技術(shù)中有一定的應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:In this paper, the multi-beam parabolic reflector antenna in Ku band is studied and designed. The function of multi-beam antenna is realized by placing multiple feeders on the focal plane of the reflector. Considering the requirements of Ku band angular diversity scattering communication for multi-beam antennas, it is proposed that multiple independent feeds be placed as close as possible to the focal point of the reflector, and the beam correlation between the feeders is small. The small reflector antenna can be applied to the research of angular diversity communication technology. In the specific design, by comparing the size and performance of the dielectric rod antenna and the ordinary horn antenna, the dielectric rod antenna is selected as the feed of the system from the miniaturization point of view, and the performance of the dielectric rod antenna is optimized. Then the orthogonal mode coupler is designed to realize the antenna receiving and receiving isolation, and the dielectric rod antenna and the orthogonal mode coupler are cascaded together as the dual polarization feed of the reflector antenna. Finally, the voltage standing wave ratio of the double polarization dielectric rod antenna is optimized. The performance parameters, such as port isolation, maximum directional gain and half-power lobe width, are used to meet the design requirements of the system. The dual polarization dielectric rod antenna is used as the feed of the reflector system. Firstly, the radiation characteristics of the parabolic reflector antenna are studied and analyzed by using the single feed source. The aperture to focal diameter ratio of the reflector surface and the position of the feed are determined according to the requirements of the index. Then the feed array is carried out to realize the multi-beam performance of the reflector antenna, and the gain decreases due to the electromagnetic coupling between the dielectric rods after the feed array. A scheme of reducing mutual coupling by metal separator is proposed to optimize the design of dual-beam dual-polarization combined feed. In the whole antenna simulation, the effect of feed support structure on the polarization performance of reflector antenna is studied. After studying and optimizing design, in the working frequency band, The standing wave of each polarization port of the dual beam reflector antenna is not more than 1.5, the isolation between different ports is not less than 30 dB, the gain of each beam is not less than 45 dB, the cross-polarization isolation of each beam is not less than 35 dB, and the beam clamp between symmetric beams is not less than 35 dB. The angle is 0.75 times the width of the lobe. Small size, dual independent beam, high gain, narrow beam angle and low cross-polarization level are realized. It has certain application value in tropospheric communication angle diversity technology.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN823.27

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本文編號(hào)：2219195