S/Ka频段高效率反射面测控天线设计与实现
发布时间：2022-12-06 22:05
随着科技水平的不断进步,在反射面天线领域涌现出许多新技术。伴随着卫星通信技术的发展,对称性双反射面天线成为目前通信、测控、雷达和射电天文中广泛应用的一种天线,尤其在测控领域,应用更为广泛。为了能够更好的对航天器进行轨道跟踪测控,测量获得航天器的角度、距离以及速度,了解掌握其在轨运行情况,需要对目标进行精确跟踪。而具有高增益和定向波束的反射面天线可以很好的实现该功能,并可以对目标进行精确跟踪并给出其位置信息。本论文根据反射面测控天线的发展趋势,在传统抛物面天线的应用背景下,采用Ka/S频段馈源以及环焦修正型反射面天线的设计方案。针对馈源进行小型化、轻量化设计,减小了馈源的重量和体积,并减少热容量以及馈源的插入损耗,有效提高了天线系统的G/T值,完成了提升天线效率的目标,本论文的主要工作可以分为以下几个方面:第一,总结了目前国内外反射面测控天线的现状和频率发展趋势,介绍了测控天线应用背景下Ka/S双频段馈源的电性能指标和馈源系统组成,提出了“小型化紧凑型双频段馈源”方案。第二,对馈源的各个微波器件进行单独设计,并对其进行了计算、仿真优化和详细的测试,使用S频段同轴式多模喇叭与Ka频段变张角...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状与发展趋势
1.2.1 国外测控网的发展状况
1.2.2 国内测控网的发展状况
1.2.3 测控系统的发展趋势
1.3 课题来源与性能分析
1.3.1 5.5米双频段反射面天线
1.3.2 S/KA频段天馈性能要求
1.4 论文的工作及安排
第二章 多模喇叭设计
2.1 工程设计软件介绍
2.1.1 ANSOFT HFSS软件
2.1.2 GRASP9天线设计软件
2.2 馈源喇叭
2.3 多模喇叭的原理
2.3.1 多模圆锥喇叭的物理机理
2.3.2 多模喇叭的激励装置
2.3.3 多模喇叭的辐射场
2.4 KA频段变张角多模喇叭
2.5 S频段同轴多模喇叭
2.6 小结
第三章 TE21模耦合器的设计
3.1 TE21模耦合器原理
3.1.1 自跟踪方式
3.1.2 TE21模工作原理
3.2 TE21模耦合器的工作原理
3.3 TE21模耦合器的设计
3.3.1 耦合主副波导的设计
3.3.2 TE21模耦合器耦合孔的设计
3.4 KA频段传输式TE21模耦合器
3.5 S频段反射式同轴TE21模耦合器
3.6 小结
第四章 和通道圆极化网络系统的设计
4.1 圆极化的概念
4.2 几种实现圆极化的方式
4.2.1 90°移相器与正交模耦合器组合实现圆极化
4.2.2 魔T、90°电桥实现圆极化
4.2.3 隔板圆极化器实现圆极化
4.3 KA频段和通道圆极化网络
4.3.1 KA频段波纹槽移相器
4.3.2 KA频段正交模耦合器
4.3.3 KA频段波导双工器、滤波器
4.4 S频段和通道圆极化网络
4.4.1 S频段波导转同轴分波器
4.4.2 S频段带状线魔T
4.4.3 S频段带状线 90°电桥
4.4.4 S频段收发同轴双工器、滤波器
4.5 小结
第五章 天馈系统射频性能分析与计算
5.1 天线增益
5.2 天线辐射方向图
5.3 馈源插入损耗的估算
5.4 天线的噪声温度
5.5 天线的圆极化轴比
5.6 电压驻波比
5.7 端口隔离度
5.8 小结
第六章 天馈射频系统性能实测验证
6.1 测试条件与环境
6.2 天线辐射方向图以及天线增益的测试
6.2.1 天线辐射方向图的测试
6.2.2 天线增益测试
6.3 天线噪声温度的测试
6.3.1 噪声温度的测试原理
6.3.2 噪声温度的测试步骤
6.4 天线圆极化电压轴比测试
6.5 天线电压驻波比测试
6.6 收发隔离度测试
6.7 小结
第七章 总结与展望
7.1 对目前工作的总结
7.2 下一步工作的展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种圆极化多模耦合器[J]. 许智,梁昌洪. 电波科学学报. 2011(01)
[2]圆波导TE11/TE21双模自跟踪馈源的研究设计[J]. 刘昊,孙向珍,李刚,刘振星. 遥测遥控. 2007(S1)
[3]我国航天测控系统的现状与发展[J]. 于志坚. 中国工程科学. 2006(10)
[4]隔片圆极化器的设计及S参数的分析[J]. 徐继东. 现代雷达. 2005(08)
[5]宽频带圆波导TE21模耦合器的设计方法[J]. 田唯人. 现代雷达. 2000(06)
本文编号：3711715
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状与发展趋势
1.2.1 国外测控网的发展状况
1.2.2 国内测控网的发展状况
1.2.3 测控系统的发展趋势
1.3 课题来源与性能分析
1.3.1 5.5米双频段反射面天线
1.3.2 S/KA频段天馈性能要求
1.4 论文的工作及安排
第二章 多模喇叭设计
2.1 工程设计软件介绍
2.1.1 ANSOFT HFSS软件
2.1.2 GRASP9天线设计软件
2.2 馈源喇叭
2.3 多模喇叭的原理
2.3.1 多模圆锥喇叭的物理机理
2.3.2 多模喇叭的激励装置
2.3.3 多模喇叭的辐射场
2.4 KA频段变张角多模喇叭
2.5 S频段同轴多模喇叭
2.6 小结
第三章 TE21模耦合器的设计
3.1 TE21模耦合器原理
3.1.1 自跟踪方式
3.1.2 TE21模工作原理
3.2 TE21模耦合器的工作原理
3.3 TE21模耦合器的设计
3.3.1 耦合主副波导的设计
3.3.2 TE21模耦合器耦合孔的设计
3.4 KA频段传输式TE21模耦合器
3.5 S频段反射式同轴TE21模耦合器
3.6 小结
第四章 和通道圆极化网络系统的设计
4.1 圆极化的概念
4.2 几种实现圆极化的方式
4.2.1 90°移相器与正交模耦合器组合实现圆极化
4.2.2 魔T、90°电桥实现圆极化
4.2.3 隔板圆极化器实现圆极化
4.3 KA频段和通道圆极化网络
4.3.1 KA频段波纹槽移相器
4.3.2 KA频段正交模耦合器
4.3.3 KA频段波导双工器、滤波器
4.4 S频段和通道圆极化网络
4.4.1 S频段波导转同轴分波器
4.4.2 S频段带状线魔T
4.4.3 S频段带状线 90°电桥
4.4.4 S频段收发同轴双工器、滤波器
4.5 小结
第五章 天馈系统射频性能分析与计算
5.1 天线增益
5.2 天线辐射方向图
5.3 馈源插入损耗的估算
5.4 天线的噪声温度
5.5 天线的圆极化轴比
5.6 电压驻波比
5.7 端口隔离度
5.8 小结
第六章 天馈射频系统性能实测验证
6.1 测试条件与环境
6.2 天线辐射方向图以及天线增益的测试
6.2.1 天线辐射方向图的测试
6.2.2 天线增益测试
6.3 天线噪声温度的测试
6.3.1 噪声温度的测试原理
6.3.2 噪声温度的测试步骤
6.4 天线圆极化电压轴比测试
6.5 天线电压驻波比测试
6.6 收发隔离度测试
6.7 小结
第七章 总结与展望
7.1 对目前工作的总结
7.2 下一步工作的展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种圆极化多模耦合器[J]. 许智,梁昌洪. 电波科学学报. 2011(01)
[2]圆波导TE11/TE21双模自跟踪馈源的研究设计[J]. 刘昊,孙向珍,李刚,刘振星. 遥测遥控. 2007(S1)
[3]我国航天测控系统的现状与发展[J]. 于志坚. 中国工程科学. 2006(10)
[4]隔片圆极化器的设计及S参数的分析[J]. 徐继东. 现代雷达. 2005(08)
[5]宽频带圆波导TE21模耦合器的设计方法[J]. 田唯人. 现代雷达. 2000(06)
本文编号：3711715
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