發(fā)布時(shí)間：2020-06-16 02:21

【摘要】：對于高緯度地區(qū)國家,將衛(wèi)星置于橢圓軌道比地球同步軌道(GEO)更具優(yōu)勢。而在橢圓軌道上,星載天線對地面的覆蓋范圍及覆蓋區(qū)內(nèi)信號電平隨著衛(wèi)星的軌道運(yùn)動會發(fā)生改變。為了保證衛(wèi)星在軌道不同位置的傳輸信息質(zhì)量和對服務(wù)區(qū)良好地覆蓋,星載天線方向圖波束的寬窄必須隨著衛(wèi)星運(yùn)動相應(yīng)改變——即“變焦”。因此,“變焦技術(shù)”具有很強(qiáng)的工程需求和很廣的應(yīng)用前景。針對需求,本文對Ka波段光學(xué)變焦反射面天線進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。首先,本文介紹了變焦天線的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對各種變焦天線按形式進(jìn)行分類。將涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡要分析,并結(jié)合文獻(xiàn)比較了不同技術(shù)之間的優(yōu)缺點(diǎn)。調(diào)研發(fā)現(xiàn),利用光學(xué)變焦原理設(shè)計(jì)反射面天線的研究很少。公開發(fā)表的文獻(xiàn)中,只有Howard Luh提出了雙反變焦天線設(shè)計(jì),但是并沒有做詳細(xì)分析。因此,我們將光學(xué)變焦的思想引入設(shè)計(jì)中,開展反射面變焦天線的研究。其次,文章概述了反射面天線的基本理論和光學(xué)變焦的基本原理,具體介紹了球面和拋物面天線的幾何特性與反射面天線的分析方法,還介紹了球面近軸區(qū)的成像特性和雙鏡變焦系統(tǒng)基本原理,為后期的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。接下來,我們在總結(jié)和吸收中外文獻(xiàn)中相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)了共軸、離軸雙反射面光學(xué)變焦天線。文章總結(jié)了兩種形式天線設(shè)計(jì)方法流程,詳細(xì)分析了各參數(shù)的選取依據(jù)。我們還利用反射面分析軟件GRASP建立仿真模型,對兩種天線的電特性進(jìn)行了對比和分析。最后,基于光學(xué)變焦系統(tǒng)原理,我們創(chuàng)新地提出并設(shè)計(jì)了共軸、離軸三反射面光學(xué)變焦天線。彌補(bǔ)了雙反天線在變焦過程中需要移動饋源或主反射面的缺陷。文章詳細(xì)地介紹了這兩種天線設(shè)計(jì)的思路與具體步驟,同樣分析了各個(gè)參數(shù)的選取依據(jù),并利用GRASP對天線性能進(jìn)行仿真分析,對比研究了雙反射面和三反射天線的優(yōu)缺點(diǎn)。此外,我們運(yùn)用MATLAB GUI設(shè)計(jì)了用戶界面,用于計(jì)算變焦參數(shù)和動態(tài)演示變焦軌跡。
【學(xué)位授予單位】：中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院西安分院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN823.27
【圖文】：

第 1 章 緒論究背景和意義星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)，星載天線對地面的覆蓋范圍及覆蓋衛(wèi)星的軌道運(yùn)動會發(fā)生改變：對于等輸入功率的固定波束星載面越遠(yuǎn)，對地覆蓋面積越大，而到達(dá)地面信號電平越低。為了，應(yīng)使得地面覆蓋區(qū)內(nèi)接收到的信號電平不隨衛(wèi)星的位置改們希望星載天線輻射方向圖的波束寬窄隨著衛(wèi)星運(yùn)動相應(yīng)改變圓軌道上不同位置對同一服務(wù)區(qū)良好地覆蓋[1]。此外，在衛(wèi)星可能因?yàn)槟撤N需要或突發(fā)事件，需要改變天線服務(wù)區(qū)內(nèi)的等效RP）。能夠?qū)崿F(xiàn)天線遠(yuǎn)場方向圖波束寬窄變化的技術(shù)稱為“變的應(yīng)用前景，是當(dāng)前衛(wèi)星通訊發(fā)展的趨勢和要求。

采用圓形輻射口徑，圓口徑內(nèi)用 37 個(gè)小圓形子陣列，此時(shí)有最優(yōu)的天線性能。能在衛(wèi)星距地最大高度位overage，EOC）增益達(dá)到 20.7dBi。子陣列的輻射單可以不用復(fù)雜的波束形成網(wǎng)絡(luò)形成圓極化波，且?guī)捰靡粋�(gè)八臂螺旋天線實(shí)現(xiàn)，這樣可以降低波束形成網(wǎng)饋電相位進(jìn)行配置，可以實(shí)現(xiàn)天線遠(yuǎn)場方向圖的波束變焦功能。研究中心的 J.M.Griffin 等人對上述天線進(jìn)行了更深用 7 個(gè)圓形點(diǎn)波束覆蓋歐洲區(qū)域的 L 波段可變焦相控[4]。該陣列天線有 19 個(gè)完全相同的子陣列，每個(gè)子552MHz）7 個(gè)貼片組成，總共有 133 個(gè)貼片單元，見單元可以把輻射單元和功分網(wǎng)絡(luò)集成在一個(gè)薄的層 7 個(gè)輻射單元被均勻饋電，通過改變對 19 個(gè)子陣列實(shí)現(xiàn) 7 點(diǎn)波束覆蓋歐洲，而且實(shí)現(xiàn)了隨著衛(wèi)星運(yùn)行在方向圖波束寬度相應(yīng)改變，使服務(wù)區(qū)內(nèi)信號良好地覆

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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3 黃志榮;宋燕平;;型面可調(diào)整反射器結(jié)構(gòu)與調(diào)整技術(shù)概述[J];空間電子技術(shù);2010年03期

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相關(guān)會議論文 前1條

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本文編號：2715379