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近年来,卫星通信技术蓬勃发展,对应用于卫星通信的天线提出了更高的要求,尤其是在移动中的通信系统(动中通系统)中,天线的性能对整个通信系统的影响至关重要。 传统的动中通天线有着一些难以克服的缺陷:抛物面天线,虽然增益稳定扫描效果好,但是体积大,剖面高,波束扫描速度较慢,对机械转台的要求高。介质透镜天线,可实现多频带通信,但是结构复杂,难组阵,高频时性能恶化严重。相控阵天线,扫描速率快,体积小,但是组件较多,成本高,大角度扫描时性能恶化严重,增益难做高。 本文中,作者首先设计了Ka频段平板波导连续横向枝节天线,具有低剖面、高角度扫描、高增益等优势,并且结构相对简单,克服了一些传统动中通天线的缺点。天线分为辐射口面、馈电网络、圆极化器三个部分,辐射口面为44个连续横向枝节单元组成的阵列;馈电网络为1-32波导树状功分器组成的 TEM波激励器;圆极化器是蜿蜒的金属栅格所构成。用HFSS全波仿真软件对天线的各部件及整体进行了仿真验证,并加工测试,结果显示天线性能良好,达到预期效果。 随后,作者将连续横向枝节天线设计在印刷电路板上,并应用到更高的频率W频段上,实现了天线的平面化以及双极化。平面化的连续横向枝节天线兼容标准印刷电路板工艺,这种工艺加工精度高,加工技术成熟,使得天线的实现更加简单,成本也更低。由于应用频率过高,基片的介电常数等对天线性能影响较大,而基片厂商并没有提供如此高频率下基片的准确电磁特性,因此,在设计天线之前,作者设计了基片集成波导多谐振腔法,对所用板材的电磁特性进行的重新测量。多谐振腔法是一种宽带谐振法,可以准确的测量出所用基片的介电常数和损耗角正切值。运用此方法对基片的介电常数和损耗角正切值进行测量,测量结果显示了该方法的有效性。将测量后基片的参数带入HFSS全波仿真软件,对平面化的连续横向枝节天线各部件以及整体进行仿真优化,并加工测试,结果显示天线性能稳定,达到预期效果。