本文關(guān)鍵詞：基于相控陣的衛(wèi)星“動(dòng)中通”天線技術(shù)研究

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【摘要】：“動(dòng)中通”天線技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅猛,在衛(wèi)星通信領(lǐng)域占有極重的市場(chǎng)份額。顧名思義,“動(dòng)中通”天線技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)即為可在移動(dòng)中通信,即在汽車(chē)、輪船等高速移動(dòng)體之間實(shí)時(shí)傳遞信息。傳統(tǒng)的“動(dòng)中通”天線基本可分為三大類(lèi):高輪廓、中等輪廓以及低輪廓。其中低輪廓天線可解決風(fēng)阻、體積、功耗等問(wèn)題,是動(dòng)中通天線技術(shù)的熱門(mén)研究方向。低輪廓“動(dòng)中通”天線的形式有賦形反射面天線、平板天線、相控陣天線等。其中相控陣天線具有快速的波束掃描能力,可在高速移動(dòng)體上穩(wěn)定的傳輸信息。但由于相控陣天線技術(shù)復(fù)雜、成本較高,因此還沒(méi)有廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)。目前已較成熟的低輪廓“動(dòng)中通”天線以賦形反射面天線為主。因此,對(duì)相控陣天線的研究符合市場(chǎng)需求,有很大的研究空間。本文針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)需求,設(shè)計(jì)了一種可用于“動(dòng)中通”系統(tǒng)的相控陣天線。在天線單元的選擇上,本文采用微帶貼片天線,利用其剖面低、風(fēng)阻小等優(yōu)勢(shì)。分別設(shè)計(jì)了兩種不同的微帶圓極化天線單元。采用HFSS及CST兩種軟件進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果顯示兩種微帶圓極化單元均可工作在8GHz到9GHz頻帶內(nèi),半功率波束寬度均可達(dá)到±45°,且在半功率波束寬度范圍內(nèi)軸比均能小于3dB。兩種單元的區(qū)別是一個(gè)為單圓極化輻射另一個(gè)為雙圓極化輻射且單圓極化輻射的天線增益高于雙圓極化輻射天線。采用單圓極化微帶天線為相控陣天線的基本單元,對(duì)陣列天線的組陣方式進(jìn)行了深入的分析。結(jié)果表明,與常規(guī)組陣的方式相對(duì)比,周期性旋轉(zhuǎn)組陣可以有效降低天線陣軸比,提高天線陣的圓極化輻射能力。因此設(shè)計(jì)了12×12元陣進(jìn)行詳細(xì)的研究,研究結(jié)果表明該陣不掃描時(shí)增益為26.7dB,與理論計(jì)算值誤差不超過(guò)0.4dB。陣列可在方位面與俯仰面上實(shí)現(xiàn)±45°的波束掃描,掃描過(guò)程中增益雖有所下降但仍符合技術(shù)指標(biāo)要求。陣列可實(shí)現(xiàn)單脈沖測(cè)向,差波束零深最深可達(dá)到-40dB。在12×12元陣列的基礎(chǔ)上采用軟件模擬了168×168元陣列的輻射性能,結(jié)果顯示該陣列基本滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求。此外,對(duì)“動(dòng)中通”天線系統(tǒng)的瞬時(shí)帶寬問(wèn)題做了研究,分析了影響相控陣天線瞬時(shí)帶寬的兩種重要因素并給出一種工程上可行的解決辦法。
【關(guān)鍵詞】：“動(dòng)中通” 相控陣 圓極化 周期性旋轉(zhuǎn)組陣 瞬時(shí)帶寬
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN821.8;TN927.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.1.1“動(dòng)中通”天線的發(fā)展10-12
• 1.1.2 相控陣天線的發(fā)展及應(yīng)用12-13
• 1.2 研究目的及內(nèi)容13-14
• 1.2.1 研究目的13
• 1.2.2 研究?jī)?nèi)容13
• 1.2.3 技術(shù)指標(biāo)13-14
• 1.3 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排14-15
• 第二章 陣列天線理論概述15-26
• 2.1 陣列天線分析與綜合15-19
• 2.1.1 平面陣列的基本類(lèi)型15
• 2.1.2 幾種常見(jiàn)的陣列綜合方法15-17
• 2.1.3 平面陣列的和、差方向圖17-19
• 2.2 平面相控陣工作原理19-24
• 2.2.1 相控陣掃描原理19-22
• 2.2.2 相控陣的輻射單元22-23
• 2.2.3 陣列天線中單元之間的互耦影響23-24
• 2.3 大口徑平面陣列的瞬時(shí)帶寬問(wèn)題24-25
• 2.3.1 限制相控陣天線瞬時(shí)帶寬的主要因素24-25
• 2.3.2 改善相控陣天線瞬時(shí)帶寬的主要方法25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 第三章 圓極化天線單元仿真設(shè)計(jì)26-41
• 3.1 圓極化單元的選擇26-28
• 3.1.1 十字交叉振子26-27
• 3.1.2 平面螺旋天線27
• 3.1.3 微帶貼片天線27-28
• 3.2 單圓極化單元仿真設(shè)計(jì)28-33
• 3.2.1 模型設(shè)計(jì)28-29
• 3.2.2 仿真結(jié)果29-31
• 3.2.3 實(shí)物測(cè)試結(jié)果31-33
• 3.3 雙圓極化單元仿真設(shè)計(jì)33-39
• 3.3.1 模型設(shè)計(jì)33-36
• 3.3.2 仿真結(jié)果36-39
• 3.4 兩種輻射單元性能對(duì)比39-40
• 3.5 小結(jié)40-41
• 第四章 圓極化相控陣仿真與分析41-67
• 4.1 理論計(jì)算41-42
• 4.2 陣列圓極化性能的改善42-56
• 4.2.1 普通組陣42-47
• 4.2.2 周期性旋轉(zhuǎn)組陣47-52
• 4.2.3 周期性旋轉(zhuǎn)組陣實(shí)物測(cè)試結(jié)果52-56
• 4.2.4 兩種組陣方式對(duì)比分析56
• 4.3 小陣仿真模擬56-64
• 4.3.1 電路特性分析58-59
• 4.3.2 陣列不掃描時(shí)輻射特性分析59-60
• 4.3.3 陣列掃描時(shí)輻射特性分析60-64
• 4.4 滿(mǎn)陣模擬64-66
• 4.5 小結(jié)66-67
• 第五章“動(dòng)中通”天線的瞬時(shí)帶寬問(wèn)題67-75
• 5.1 相控陣天線的瞬時(shí)帶寬67-70
• 5.1.1 空間色散67-69
• 5.1.2 時(shí)間色散69-70
• 5.2 改善相控陣天線瞬時(shí)帶寬的方法70-74
• 5.3 小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)75-77
• 6.1 本文工作總結(jié)75-76
• 6.2 下一步工作計(jì)劃及展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻碩期間取得的研究成果82-83

【相似文獻(xiàn)】

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