UHF频段与S频段卫星通信天线的研究

发布时间：2020-06-29 22:42

【摘要】：在科技迅速发展的21世纪,无线通信在生活中成为了不可或缺的角色,其中,卫星通信天线更是广泛应用于通信业务中。天线是整个系统的传输媒介,它主要用于发射以及接收信号,在整个通信系统中占据重要位置,因此,当代的信息技术对天线的性能有了更高的要求。天线的形式多种多样,其中,圆极化天线因为其具有比线极化天线更多的优点,比如其可以有效地抑制雨雾干扰,减小法拉第旋转效应对天线造成的影响,凭借这些优势,圆极化天线得到了众多学者的研究及应用。本文主要针对UHF频段和S频段的卫星通信天线进行了研究,将两个频段天线组合起来,使其在UHF频段和S频段都能很好地工作。主要研究内容如下:1.微带形式的UHF频段和S频段的组合天线的研究与设计:天线在两个频段内分别辐射右旋圆极化波和左旋圆极化波。首先对UHF频段天线进行设计,单元选取缝隙天线的形式,通过H槽进行耦合馈电,然后由槽上方的引向贴片向外辐射电磁波。通过两个正交放置的双H槽耦合馈电,从而激励出两个等幅的线极化波。通过一分二的Wilkinson功分器对两个H槽进行馈电,使两个线极化分量之间的相位相差90度,这样天线满足了圆极化的形成条件。其次,对S频段天线进行设计:天线单元采用平面单臂螺旋天线,在螺旋臂的背面附着一个圆形金属贴片,可以很好地调节天线的输入阻抗,同时,降低了天线的高度,该天线单元很好地满足了工作频段的性能要求。为了达到增益指标,采用了2×4阵列天线,天线辐射左旋圆极化波。将两个频段的天线组合起来,为了减小两个不同频段间天线的互相干扰,对两个频段天线的位置进行调整,使两个频段的天线在频段内满足指标要求。对此天线进行加工及测试,将测试结果和仿真结果进行对比,并对原因进行分析。2.对称振子形式的UHF频段和S频段的组合天线的研究与设计:天线在两个频段内分别辐射右旋圆极化波和左旋圆极化波。UHF和S频段天线单元均采用对称振子天线,通过两个正交放置的对称振子单元,可以产生两个相互垂直的电流,为了满足形成圆极化的条件,通过威尔金森功分器对天线单元进行馈电,满足两个天线单元九十度的相位差,从而实现圆极化性能。为了实现增益指标要求,UHF频段天线采用两元阵,S频段天线采用2×2阵列,馈电网络采用威尔金森功分器。S频段天线放置在UHF频段天线的内部。通过HFSS软件进行仿真,使其仿真结果达到指标要求。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN828.5
【图文】：

结构图,螺旋天线,锥面,结构图

西安电子科技大学硕士学位论文4图1.1 锥面螺旋天线结构图因为一般普遍使用的螺旋天线的尺寸较大，为了减小尺寸，文献[19]研究出了枝节加载的螺旋天线，它是在原来天线的基础上经过一系列研究设计得到的一种新型结构。这种结构打破了以往螺旋线均是光滑的曲线的规律，其在每一圈的螺旋体上按照一定周期进行加载沿径向的枝节，这种结构会有效地减小天线的尺寸，有利于实现天线的小型化结构。此种结构如图 1.2 所示：图1.2 枝节加载天线结构图因为螺旋天线是向螺旋线的上下方均会产生辐射，但是我们一般仅需要一个方向上有电磁波即可，因此这种结构会造成天线的轴向增益较小。为了改善螺旋天线的增益，我们往往会在螺旋天线的下方添加接地板。这种结构可以有效地提高天线的增益。接地板的结构也有很多

结构图,枝节,加载天线,结构图

一定周期进行加载沿径向的枝节，这种结构会有效地减小天线的尺寸，有利于实现天线的小型化结构。此种结构如图 1.2 所示：图1.2 枝节加载天线结构图因为螺旋天线是向螺旋线的上下方均会产生辐射，但是我们一般仅需要一个方向上有电磁波即可，因此这种结构会造成天线的轴向增益较小。为了改善螺旋天线的增益，我们往往会在螺旋天线的下方添加接地板。这种结构可以有效地提高天线的增益。接地板的结构也有很多，例如圆形或方形接地板、杯状接地板、喇叭型接地板等。随着通信技术的发展，一般天线的频带宽度已经不能满足通信系统的需要，如果天线的辐射特性在很宽的频段内仍能保持稳定的性能，这类天线属于非频变天线。随着通信技术的逐渐发展，对器件的要求也越来越高，小型化是所有天线的发展趋势，因为尺寸越小越容易于集成。其中

【参考文献】