基于相控陣的衛(wèi)星“動(dòng)中通”天線技術(shù)研究.pdf

1、“動(dòng)中通”天線技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，在衛(wèi)星通信領(lǐng)域占有極重的市場(chǎng)份額。顧名思義，“動(dòng)中通”天線技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)即為可在移動(dòng)中通信，即在汽車、輪船等高速移動(dòng)體之間實(shí)時(shí)傳遞信息。傳統(tǒng)的“動(dòng)中通”天線基本可分為三大類：高輪廓、中等輪廓以及低輪廓。其中低輪廓天線可解決風(fēng)阻、體積、功耗等問題，是動(dòng)中通天線技術(shù)的熱門研究方向。
　　低輪廓“動(dòng)中通”天線的形式有賦形反射面天線、平板天線、相控陣天線等。其中相控陣天線具有快速的波束掃描能力，可在高速移

2、動(dòng)體上穩(wěn)定的傳輸信息。但由于相控陣天線技術(shù)復(fù)雜、成本較高，因此還沒有廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)。目前已較成熟的低輪廓“動(dòng)中通”天線以賦形反射面天線為主。因此，對(duì)相控陣天線的研究符合市場(chǎng)需求，有很大的研究空間。
　　本文針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)了一種可用于“動(dòng)中通”系統(tǒng)的相控陣天線。在天線單元的選擇上，本文采用微帶貼片天線，利用其剖面低、風(fēng)阻小等優(yōu)勢(shì)。分別設(shè)計(jì)了兩種不同的微帶圓極化天線單元。采用HFSS及CST兩種軟件進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果顯示兩種微

3、帶圓極化單元均可工作在8GHz到9GHz頻帶內(nèi)，半功率波束寬度均可達(dá)到±45°，且在半功率波束寬度范圍內(nèi)軸比均能小于3dB。兩種單元的區(qū)別是一個(gè)為單圓極化輻射另一個(gè)為雙圓極化輻射且單圓極化輻射的天線增益高于雙圓極化輻射天線。采用單圓極化微帶天線為相控陣天線的基本單元，對(duì)陣列天線的組陣方式進(jìn)行了深入的分析。結(jié)果表明，與常規(guī)組陣的方式相對(duì)比，周期性旋轉(zhuǎn)組陣可以有效降低天線陣軸比，提高天線陣的圓極化輻射能力。因此設(shè)計(jì)了12×12元陣進(jìn)行詳細(xì)的

4、研究，研究結(jié)果表明該陣不掃描時(shí)增益為26.7dB，與理論計(jì)算值誤差不超過0.4dB。陣列可在方位面與俯仰面上實(shí)現(xiàn)±45°的波束掃描，掃描過程中增益雖有所下降但仍符合技術(shù)指標(biāo)要求。陣列可實(shí)現(xiàn)單脈沖測(cè)向，差波束零深最深可達(dá)到-40dB。在12×12元陣列的基礎(chǔ)上采用軟件模擬了168×168元陣列的輻射性能，結(jié)果顯示該陣列基本滿足技術(shù)指標(biāo)要求。此外，對(duì)“動(dòng)中通”天線系統(tǒng)的瞬時(shí)帶寬問題做了研究，分析了影響相控陣天線瞬時(shí)帶寬的兩種重要因素并給出一