【摘要】：為適應(yīng)高通量衛(wèi)星通信的發(fā)展,滿足衛(wèi)星與運(yùn)動(dòng)中物體實(shí)時(shí)通信的需求,Ka頻段動(dòng)中通地面站天線需具有高增益、高效率、低剖面、低成本和波束掃描的特點(diǎn)。CTS陣列天線(Continuous Transverse Stub Antenna Array)是具有上述優(yōu)點(diǎn)的新型天線,本文對(duì)CTS陣列天線進(jìn)行了深入研究。本文設(shè)計(jì)了一款Ka頻段混合結(jié)構(gòu)的CTS陣列天線,其中CTS天線輻射器和饋電網(wǎng)絡(luò)采用鋁合金制作,CTS陣列天線饋源結(jié)構(gòu)采用印制電路板工藝制作。本文的主要工作可概括為:首先,設(shè)計(jì)了基于階梯阻抗匹配結(jié)構(gòu)的CTS天線單元,分析了CTS單元結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)天線電壓駐波比、輻射方向圖的影響,仿真結(jié)果表明該天線單元具有寬頻帶和高增益的特點(diǎn)。其次,分析了CTS天線的組陣方法,設(shè)計(jì)了基于平行板波導(dǎo)的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò),將CTS單元和并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)合形成輸入端口為寬邊波導(dǎo)的并聯(lián)CTS陣列天線,仿真結(jié)果表明CTS陣列具有寬頻帶、高增益和低副瓣的特點(diǎn)。然后,對(duì)CTS陣列天線的饋源結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。CTS陣列天線的饋源包含H面喇叭天線陣列和盒式波束形成器兩部分。前者是基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)的矩形片加載H面喇叭天線,具有良好的阻抗匹配和方向圖特性,能夠滿足CTS天線陣列對(duì)波束切換的要求。后者能夠?qū)面喇叭天線輻射的柱面波轉(zhuǎn)換成具有良好相位特征的平面波,從而滿足CTS陣列輻射器的平面波饋電要求。本文還討論了盒式波束形成器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平面波質(zhì)量和CTS陣列天線方向圖的影響,分析了不同加載形式的H面喇叭天線對(duì)CTS陣列天線輻射特性的影響。最后,對(duì)CTS陣列天線進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)和仿真,并進(jìn)行了加工和測(cè)試。仿真和測(cè)試結(jié)果吻合良好,結(jié)果表明在26.5-31.5GHz的頻帶范圍內(nèi)電壓駐波比小于2;在中心頻率29GHz時(shí),天線增益達(dá)到28dBi,H面副瓣電平為-32.64dB,輻射效率達(dá)到80%;設(shè)計(jì)頻段內(nèi),法向增益變化2dB;當(dāng)波束指向?30?時(shí),增益損耗2dB。本文所設(shè)計(jì)的CTS天線陣列在設(shè)計(jì)頻段26.5-31.5GHz,方向圖特性保持穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了寬頻帶、高增益、高效率、低副瓣、低剖面和波束切換的特點(diǎn),滿足動(dòng)中通通信需求。
【圖文】：

(b)3 CTS 天線單元模型圖3385mm00mm10mm20mm-3 -2 -1 0 1 2 314.014.515.015.5增益(dBi)角度（°）a=3.80mma=3.85mma=4.00mma=4.20mm元寬度變化對(duì) CTS 天線的影響195mm185mm175mm

圖 4.9 H 面喇叭天線饋電結(jié)構(gòu)圖 H 面喇叭天線饋電，最終歸結(jié)于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)基片，則需要微帶線轉(zhuǎn)基片集成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，微帶量，造成方向圖畸變；同時(shí) 50 歐姆微帶線寬度，本文設(shè)計(jì)了圖 4.9 所示的同軸饋電結(jié)構(gòu)�？碱^，同軸線內(nèi)導(dǎo)體的直徑為 0.3mm，探針長(zhǎng)度和基片集成波導(dǎo)的上金屬層蝕刻直徑 0.7mm 圓環(huán)MP 同軸內(nèi)芯隔離，，并且可通過(guò)調(diào)整隔離圓環(huán)的輸特性或者改善 H 面矩形喇叭天線的匹配特性 的 H 面喇叭天線設(shè)計(jì)
【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】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王磊;平面喇叭天線的研究與應(yīng)用[D];東南大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張兵;基于介質(zhì)加載SIW的H面喇叭天線及其陣列研究[D];南京理工大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2658634