圓極化微帶天線及其在海事衛(wèi)星通信中的應用.pdf

1、隨著信息技術的發(fā)展，對天線性能的要求也越來越高，以往單純的線極化天線已很難滿足人們的需求。圓極化微帶天線由于結合了微帶天線諸如結構緊湊、體積小、重量輕、剖面低、容易制造、易于集成并可附著于任意表面等優(yōu)點和圓極化波能夠抑制雨霧的干擾、抗多徑反射、具有更好的移動性等優(yōu)點，目前已廣泛應用于衛(wèi)星通信、雷達、移動通信以及各種無線通信設備當中。
　　 BGAN是寬帶全球區(qū)域網的英文縮寫，是國際海事衛(wèi)星組織耗資15億美元打造的第四代全球性衛(wèi)星

2、移動通信系統(tǒng)。它吸取、兼容了3G的通信優(yōu)勢，在衛(wèi)星通信中結合了便攜移動、寬帶、網絡通信的需求，成為向在全球范圍內任意移動的用戶提供安全可靠的音視頻流媒體傳輸、電子郵件、網絡接入服務的革命性通信系統(tǒng)。憑借所發(fā)射的最尖端的商業(yè)通信衛(wèi)星，BGAN可以通過非常小巧的用戶終端和簡易的操作方式以合理的價位為用戶提供速率高達492kbps的移動寬帶服務。天線作為其終端設備收發(fā)信號的部件，對通信質量好壞起著至關重要的作用。
　　 本文以BGAN

3、系統(tǒng)陸地便攜移動終端天線為工程應用背景，在總結前人研究的基礎上，主要針對微帶天線的寬頻帶和圓極化技術展開研究，采用理論計算、數值仿真和實驗驗證相結合的方法，設計了幾款適用于BGAN終端的寬帶圓極化微帶天線。本文的主要工作如下：
　　 （1）介紹了微帶天線的性能參數以及微帶天線實現(xiàn)寬頻帶、圓極化和鏈路匹配的關鍵技術。系統(tǒng)闡明了微帶天線實現(xiàn)圓極化工作的基本原理和提升圓極化性能的改進方法。
　　 （2）重點討論了本文所用的電磁

4、數值仿真算法-有限元法以及工程優(yōu)化算法-田口方法（Taguchi’s method），并將基于有限元法的Ansoft HFSS軟件和基于正交試驗設計的Taguchi’s method二者相結合，實現(xiàn)了GPS微帶天線的優(yōu)化設計。
　　 （3）通過對單饋電圓極化微帶天線技術的分析與研究，提出了一款適用于BGAN系統(tǒng)陸地便攜移動終端Class-2天線結構，并通過仿真和實驗進行了驗證。實測結果表明，天線在海事衛(wèi)星通信工作頻段內具有較好的

5、圓極化輻射特性，其駐波比小于1.2，增益高于13dB，測試值與仿真值一致性較好。該天線具有體積小、重量輕，結構緊湊、制作簡單，便攜可移動等特點，其應用前景廣闊。
　　 （4）通過對雙饋電圓極化微帶天線技術的分析與研究，提出了一款適用于BGAN系統(tǒng)陸地便攜移動終端Class-1天線結構，并通過仿真和實驗進行了驗證。實測結果表明，天線在整個海事衛(wèi)星通信工作頻帶內有較好的特性，駐波比小于1.35，增益高于14dB，3dB寬角軸比達40

6、°，實測值與計算值具有較好的一致性。該天線具有寬帶寬、高增益和寬角圓極化等特點，在整個海事衛(wèi)星通信工作頻段能高質量、高效率地實現(xiàn)信號的發(fā)射與接收。設計的天線已成功地應用于HNS9201戶外移動終端，驗證了該設計方案的可行性。該天線具有成本低廉，加工簡單，適合大批量生產制作等優(yōu)點，為海事衛(wèi)星通信BGAN地面移動終端提供了一種實用的收發(fā)天線。
　　 （5）通過對多元組合饋電圓極化微帶天線技術的分析與研究，提出了一款應用于L波段衛(wèi)星通