便携式卫星通信地面站天线单元设计与实现

发布时间：2017-06-19 10:14

  本文关键词：便携式卫星通信地面站天线单元设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着无线电通信技术的发展,高质量、高数据量的卫星通信需求日益增多。便携式卫星通信站由于其携带方便、操作方便、适用于野外工作环境等优势在越来越多的卫星通信中发挥重要作用,承担起一线现场的指挥调度、信息传递的重要作用,实时的语音、视频、数据等多媒体通信业务。本文以某便携式卫星通信地面站为研究对象,主要对便携站的天线单元进行研究,根据系统对天线单元的指标要求,研制了一种等效口径为1米的Ku频段天线单元,该天线单元基于VSAT卫星通信网,通过天线单元,可与后方指挥中心建立基于IP的透明链路,实现用户业务需求。高精度的便携式卫星通信地球站具有全自动工作模式和手动工作模式。在全自动工作模式下,通过一键对星设置,软件自动解算相关参数,并控制执行机构完成天线展开,自动跟踪并锁定卫星;通过一键收藏设置,可自动完成天线的折叠收纳,具有简洁自动,快速建链,无须校准等优势。手动工作模式主要用于系统断电情况下,通过随设备配置的手柄,转动方位和俯仰机构,完成天线收藏。本文对天线单元进行了总体布局设计,将天线单元划分为天馈分系统、伺服分系统、电源分系统三部分。采用理论计算,对伺服系统进行了设计,通过相应跟踪算法实现天线的自动对星。为了降低天线单元的重量,采用了碳纤维材料制造天线反射面,既提高了反射面的强度又降低了其重量,同时,采用ABAQUS软件对天线单元系统中的反射面及其支撑架进行强度仿真分析,保证天线单元在8级风速下能正常工作。针对系统中功放模块的高热量问题,对功放模块进行散热设计,通过统计热源热量,进行热源布局优化设计。通过优选低热阻材料,降低传热热阻。通过优化散热器结构设计,提高散热能力。并使用6SigmaET软件对散热方案进行仿真校核,结果显示,该散热方案可以满足功放模块的散热需求,保证便携站的正常通信。
【关键词】：卫星通信 便携站 结构设计 仿真
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 卫星通信地球站的研究与现状11-13
• 1.3 本文的内容安排13-15
• 第2章 便携式卫星通信地面站的原理和系统组成15-25
• 2.1 卫星通信15-17
• 2.1.1 卫星通信系统的组成15-16
• 2.1.2 卫星通信频段16-17
• 2.2 便携式卫星通信地面站17-22
• 2.2.1 便携式卫星通信地面站组成17-18
• 2.2.2 便携站天线单元18-20
• 2.2.3 综合业务终端20-22
• 2.3 跟踪对星技术22-24
• 2.3.1 现行卫星跟踪技术22-23
• 2.3.2 优选的卫星跟踪技术23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 便携站天线单元设计25-42
• 3.1 设计输入25-26
• 3.2 总体布局设计26-30
• 3.3 伺服传动设计30-34
• 3.3.1 设计参数30
• 3.3.2 俯仰机构设计计算30-33
• 3.3.3 方位机构设计计算33
• 3.3.4 方位俯仰结构33-34
• 3.4 整体模型设计34-35
• 3.5 抗倾覆设计35-37
• 3.6 接口设计37-38
• 3.7 底座设计38-39
• 3.8 双气弹簧机构设计39-40
• 3.9 本章小结40-42
• 第4章 天线单元反射面结构强度仿真42-54
• 4.1 天线反射面的碳纤维结构42-47
• 4.1.1 夹心材料42-44
• 4.1.2 碳纤维反射面结构形式44-45
• 4.1.3 蜂窝夹层板等效理论45-47
• 4.2 天线反射面及支撑架模型前处理47-50
• 4.2.1 定义材料属性47-48
• 4.2.2 网格划分48-49
• 4.2.3 有限元分析49-50
• 4.3 结果分析50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 便携站功放模块热设计及仿真分析54-66
• 5.1 传热基本原则54-55
• 5.2 功率放大器热设计55-58
• 5.2.1 冷却方式选择55-56
• 5.2.2 热设计计算56-58
• 5.3 热设计仿真58-63
• 5.3.1 仿真模型的建立58-59
• 5.3.2 加载初始条件59-60
• 5.3.3 有限元结果分析60-63
• 5.4 热测试和散热措施总结63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-69
• 6.1 论文总结66-68
• 6.2 未来展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-72

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