海事卫星天线的设计与研制
发布时间：2021-07-23 16:37
随着军民两用现代信息技术的不断进步和发展,信息网络技术的发展方向将转变为“航空与空间一体化”。从最近几年卫星通信的快速发展和广泛应用,人们对卫星通信系统中天线的性能要求也逐日提高,如4G手机、网络的普遍使用和5G手机、网络的试用。海事卫星天线,其主要应用场景是在船上,传统意义上的海事卫星天线有较高的辐射效率,但是价格昂贵,而且其使用的材料等需要依赖进口。且相较于线极化天线,圆极化天线能够更好的接收各向信号,故以此为基础来研究海事卫星天线是具有一定意义的。本文在深入研究大量国内外文献之后,首先对天线尺寸、阵元个数和阵列间距进行理论计算,再使用软件CST进行仿真计算,设计并研制了符合指标要求的海事卫星天线。该设计主要包括微带切角贴片天线单元设计,馈电网络设计和微带切角贴片天线阵列设计,蝶形天线阵列设计四个方面。首先,使用微带切角天线结构对海事卫星天线进行设计前,需要对其尺寸进行理论分析计算,而后对阵元天线进行CST仿真,仿真结果显示其在工作带宽内增益达到了6dB-8dB,轴比在4dB以内。此外,本文还对所设计单元天线进行了实际测试,整理分析数据发现实测结果和仿真结果在误差范围内相差不大。第...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宽角高增益海事卫星天线
(a) (b)图1-2 海事卫星相控阵天线视图[16](a)天线俯视图；(b)天线侧视图如图1-2所示的相控阵天线是一款微带天线，其实现圆极化的原理是交叉缝耦合馈电；从结构上来看，其是由两层介质基板组成，上介板是用于蚀刻辐射贴片的单个面板，下介板是双面板。这种结构主要是为了提高天线的阻抗和轴比，并且易于与配电网和模拟移相器集成。在 2014 年，国内研制了一款海事卫星圆极化天线，该天线工作频段主要是在4.4-5.2GHz 之间。其创新之处在于采用双点缝隙耦合馈电，弥补了微带贴片天线带宽窄的缺点。该天线的结构形式及加工实物图如图 1-3 所示[17]，其使用 T 形功率分配的馈电网络，辐射贴片形状为方形，且在辐射贴片上层添加了寄生单元作为引向。该天线工作范围覆盖了 0.8GHz 左右
(a) (b)图 1-3 海事卫星圆极化天线[17](a)单元实物；(b)单元结构形式在2014年，共面寄生环形槽宽圆极化贴片天线出现，此天线工作带宽为1.525GHz-1.660GHz，整个天线的尺寸比较小，为110 110 28mm2，实现了天线的小型化，带宽占比达到了27%，且在工作带宽内达到了较好的圆极化特性，增益效果也达到了8dB。其实物加工图和馈电网络如图1-4所示[18]，此款天线的主要亮点在于其使用多点馈电方式，馈电网络由3个简单的Wilkinson功分器和相移器来实现圆极化和频带宽度较宽的功能，所以这款天线主要应用于定位系统服务中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全向高增益天线阵技术的研究进展[J]. 余阳,朱永忠,何伟. 电讯技术. 2018(11)
[2]一种具有宽角轴比特性的圆极化天线设计[J]. 郭丽江,吴旭,赵东贺,孙良. 电子世界. 2018(11)
[3]圆柱共形全向圆极化天线的设计与实现[J]. 张艳君,梁晓嘉,赵波,刘钦凯. 制造业自动化. 2018(05)
[4]基于双层介质的宽轴比波束微带天线[J]. 谢苗珍,陈明. 强激光与粒子束. 2017(11)
[5]FPSO天线布置图设计解析[J]. 马青. 船舶标准化工程师. 2017(03)
[6]一种具有宽角轴比特性的圆极化天线[J]. 陶伟,赵玉军,王昕晔. 电波科学学报. 2015(03)
[7]一种新型海事卫星天线分析与设计[J]. 郭强. 通信技术. 2014(09)
[8]嵌入式系统在动中通天线控制器中的应用[J]. 张博,杜宝林,周淑华. 计算机工程. 2009(11)
[9]阵列天线排阵问距与天线增益的关系探讨[J]. 路志勇,苏晓莉. 无线电通信技术. 2005(06)
[10]微带天线圆极化技术概述与进展[J]. 薛睿峰,钟顺时. 电波科学学报. 2002(04)
博士论文
[1]毫米波宽带平面集成阵列天线研究[D]. 吴杰.电子科技大学 2017
[2]圆极化微带天线及其在海事卫星通信中的应用[D]. 付世强.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]卫星圆极化天线[D]. 唐哲.电子科技大学 2018
[2]宽波束圆极化微带天线的研究与设计[D]. 谢礼杰.南京邮电大学 2017
[3]海事卫星通信系统终端相控阵天线研究[D]. 邵雨萌.大连海事大学 2016
[4]共形球面阵多波束天线的研究[D]. 张凯.桂林电子科技大学 2014
[5]海事卫星通信圆极化立体天线阵列的设计[D]. 周阳.大连海事大学 2013
[6]卫星天线及带陷波特性的超宽带天线的设计[D]. 杨丹.电子科技大学 2013
[7]阵列天线去耦合网络的设计[D]. 王莎.西安电子科技大学 2013
[8]高增益海事卫星天线与多阻带天线的设计研制[D]. 张婧.电子科技大学 2013
[9]一种BGAN系统微带天线的设计与制作[D]. 曹媛.大连海事大学 2008
[10]一种第四代海事卫星通信天线的研究[D]. 刘占友.大连海事大学 2008
本文编号：3299651
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宽角高增益海事卫星天线
(a) (b)图1-2 海事卫星相控阵天线视图[16](a)天线俯视图；(b)天线侧视图如图1-2所示的相控阵天线是一款微带天线，其实现圆极化的原理是交叉缝耦合馈电；从结构上来看，其是由两层介质基板组成，上介板是用于蚀刻辐射贴片的单个面板，下介板是双面板。这种结构主要是为了提高天线的阻抗和轴比，并且易于与配电网和模拟移相器集成。在 2014 年，国内研制了一款海事卫星圆极化天线，该天线工作频段主要是在4.4-5.2GHz 之间。其创新之处在于采用双点缝隙耦合馈电，弥补了微带贴片天线带宽窄的缺点。该天线的结构形式及加工实物图如图 1-3 所示[17]，其使用 T 形功率分配的馈电网络，辐射贴片形状为方形，且在辐射贴片上层添加了寄生单元作为引向。该天线工作范围覆盖了 0.8GHz 左右
(a) (b)图 1-3 海事卫星圆极化天线[17](a)单元实物；(b)单元结构形式在2014年，共面寄生环形槽宽圆极化贴片天线出现，此天线工作带宽为1.525GHz-1.660GHz，整个天线的尺寸比较小，为110 110 28mm2，实现了天线的小型化，带宽占比达到了27%，且在工作带宽内达到了较好的圆极化特性，增益效果也达到了8dB。其实物加工图和馈电网络如图1-4所示[18]，此款天线的主要亮点在于其使用多点馈电方式，馈电网络由3个简单的Wilkinson功分器和相移器来实现圆极化和频带宽度较宽的功能，所以这款天线主要应用于定位系统服务中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全向高增益天线阵技术的研究进展[J]. 余阳,朱永忠,何伟. 电讯技术. 2018(11)
[2]一种具有宽角轴比特性的圆极化天线设计[J]. 郭丽江,吴旭,赵东贺,孙良. 电子世界. 2018(11)
[3]圆柱共形全向圆极化天线的设计与实现[J]. 张艳君,梁晓嘉,赵波,刘钦凯. 制造业自动化. 2018(05)
[4]基于双层介质的宽轴比波束微带天线[J]. 谢苗珍,陈明. 强激光与粒子束. 2017(11)
[5]FPSO天线布置图设计解析[J]. 马青. 船舶标准化工程师. 2017(03)
[6]一种具有宽角轴比特性的圆极化天线[J]. 陶伟,赵玉军,王昕晔. 电波科学学报. 2015(03)
[7]一种新型海事卫星天线分析与设计[J]. 郭强. 通信技术. 2014(09)
[8]嵌入式系统在动中通天线控制器中的应用[J]. 张博,杜宝林,周淑华. 计算机工程. 2009(11)
[9]阵列天线排阵问距与天线增益的关系探讨[J]. 路志勇,苏晓莉. 无线电通信技术. 2005(06)
[10]微带天线圆极化技术概述与进展[J]. 薛睿峰,钟顺时. 电波科学学报. 2002(04)
博士论文
[1]毫米波宽带平面集成阵列天线研究[D]. 吴杰.电子科技大学 2017
[2]圆极化微带天线及其在海事卫星通信中的应用[D]. 付世强.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]卫星圆极化天线[D]. 唐哲.电子科技大学 2018
[2]宽波束圆极化微带天线的研究与设计[D]. 谢礼杰.南京邮电大学 2017
[3]海事卫星通信系统终端相控阵天线研究[D]. 邵雨萌.大连海事大学 2016
[4]共形球面阵多波束天线的研究[D]. 张凯.桂林电子科技大学 2014
[5]海事卫星通信圆极化立体天线阵列的设计[D]. 周阳.大连海事大学 2013
[6]卫星天线及带陷波特性的超宽带天线的设计[D]. 杨丹.电子科技大学 2013
[7]阵列天线去耦合网络的设计[D]. 王莎.西安电子科技大学 2013
[8]高增益海事卫星天线与多阻带天线的设计研制[D]. 张婧.电子科技大学 2013
[9]一种BGAN系统微带天线的设计与制作[D]. 曹媛.大连海事大学 2008
[10]一种第四代海事卫星通信天线的研究[D]. 刘占友.大连海事大学 2008
本文编号：3299651
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