本文關鍵詞：雙頻復合衛(wèi)星通信天線的研究

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【摘要】：隨著信息技術的不斷發(fā)展,通信業(yè)務的不斷拓寬,衛(wèi)星移動通信作為全球通信系統(tǒng)中的一環(huán)有著越來越重要的地位。同時,通信設備的升級和頻譜資源的稀缺使得多頻復合天線成為了理論研究和工程應用的重點。螺旋天線結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn),擁有較高的增益和良好的圓極化等性能,因此被廣泛地應用在通信領域中。通過徑向的組陣或者軸向的嵌套等方式,可將螺旋天線用于多頻高增益通信系統(tǒng)中。本文綜述了衛(wèi)星通信天線的研究現(xiàn)狀和圓極化天線的應用前景。并對螺旋天線的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)學表達式、輻射模式等做了研究和總結(jié)。探討了復合天線的相關理論,包括陣列天線理論、功分器理論、螺旋天線的嵌套原理等�；谳S向模螺旋天線的基本原理和復合天線相關理論,本文設計了一種寬頻帶、高增益、圓極化的衛(wèi)星通信終端天線,工作于UHF和S兩個頻段。根據(jù)螺旋天線的特點,采用兩種方案來實現(xiàn)天線的雙頻復用:第一種是陣列型,即S頻段4元螺旋陣列天線與UHF頻段短螺旋天線組合;第二種是嵌套型,即外圈UHF頻段天線與內(nèi)圈S頻段天線組合,用電磁仿真軟件Ansoft HFSS對兩種方案分別進行建模和仿真。由結(jié)果分析可知,陣列型天線間的互相影響嚴重,天線的性能損耗比較大,并且在有限空間內(nèi)理論上難以改進,工程上無法滿足一般項目要求。嵌套型天線性能良好,天線間的互相影響較小,天線的損耗主要體現(xiàn)在S頻段增益的降低,結(jié)構(gòu)簡單、無饋電網(wǎng)絡插損,而且有很大的改進空間。最后對嵌套型復合天線進行改進,主要改進了受耦合影響比較大的S頻段的增益。文中提出了三種改進措施:改變螺旋天線結(jié)構(gòu)、頂部加載金屬板、改變地板結(jié)構(gòu)。對每種措施改進前后的增益進行對比,相對于原天線,S頻段增益分別提升了8.4%、3.2%、6.3%。最后綜合三項措施,設計了一種改進的UHF/S雙頻復合衛(wèi)星通信天線,利用HFSS建模和仿真。從仿真結(jié)果來看,改進后的嵌套型復合衛(wèi)通天線實現(xiàn)了寬頻帶、高增益、圓極化的性能,S頻段增益相較于改進前提升了15.1%,效果很明顯。
【關鍵詞】：衛(wèi)星通信 螺旋天線 圓極化 軸向模 雙頻
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN828.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號對照表10-11
• 縮略語對照表11-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 衛(wèi)星通信天線的研究15-17
• 1.2.1 圓極化天線的應用15-16
• 1.2.2 復合衛(wèi)星通信天線的研究16-17
• 1.3 本文的主要內(nèi)容和安排17-18
• 第二章 螺旋天線基本理論18-36
• 2.1 螺旋天線概述18-19
• 2.2 螺旋天線基本結(jié)構(gòu)19-20
• 2.3 螺旋天線的數(shù)學表達式20-26
• 2.3.1 柱面螺旋天線參數(shù)方程21-22
• 2.3.2 錐面螺旋天線參數(shù)方程22-23
• 2.3.3 球面螺旋天線參數(shù)方程23-24
• 2.3.4 平面螺旋天線24-26
• 2.4 螺旋天線的輻射分析26-33
• 2.4.1 螺旋天線的輻射場分析26-30
• 2.4.2 法向模螺旋天線輻射分析30-32
• 2.4.3 軸向模螺旋天線輻射分析32-33
• 2.5 螺旋天線阻抗分析33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第三章 復合天線相關理論36-52
• 3.1 陣列天線基本理論36-39
• 3.1.1 陣列天線的輻射分析36-38
• 3.1.2 陣列單元間距的分析38-39
• 3.2 功分器基本理論39-50
• 3.2.1 功分器原理39-40
• 3.2.2 T型結(jié)功分器40-42
• 3.2.3 Wilkinson功分器42-46
• 3.2.4 不等分功分器46-50
• 3.3 螺旋天線的嵌套原理50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 復合衛(wèi)星通信天線的設計52-66
• 4.1 天線的設計要求52
• 4.2 陣列型復合天線的設計52-60
• 4.2.1 天線單元的設計52-54
• 4.2.2 天線單元的仿真結(jié)果54-55
• 4.2.3 S頻段螺旋天線的組陣設計及仿真結(jié)果55-58
• 4.2.4 陣列型復合天線的設計及仿真結(jié)果58-60
• 4.3 嵌套型復合天線的設計60-65
• 4.3.1 天線單元的設計60-63
• 4.3.2 嵌套型復合天線仿真結(jié)果63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 改進的嵌套型復合衛(wèi)星通信天線66-72
• 5.1 三種改進措施66-69
• 5.1.1 螺旋天線形狀的改進66-67
• 5.1.2 頂加載金屬板67-68
• 5.1.3 地板形狀的改進68-69
• 5.2 改進的嵌套型復合天線69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻74-76
• 致謝76-78
• 作者簡介78-79

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本文編號：629806