多波束反射面天线的研究与设计

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对流层散射通信具有传输距离远、速率高、安全性高以及抗干扰能力强等特点,因此,设计出多波束、低旁瓣电平的反射面天线就显得尤为重要。本文根据课题需求,对C波段多波束角分集反射面天线进行了系统的分析,设计了一款介质棒馈源和与之配套使用的极化隔离器。随后将反射面天线赋形技术应用于课题之中,成功设计出了一款双波束角分集反射面天线,在此基础上设计出另一款多波束角分集反射面天线。两款反射面天线分别能够实现双波束、多波束角分集传输。本文的工作可以概括为:1.设计馈源。根据多波束角分集反射面天线的需求,研制了一种基于介质波导的介质棒馈源,馈源采用6节三段式(模式变换段、阻抗匹配段和曲线变换段),该馈源具有固定相位中心、旋转对称远场方向图、高增益以及低旁瓣电平的特点,实现了系统对馈源的要求。2.设计极化隔离器。研制了一种插针型极化隔离器,其公共端采用六边形到矩形的过渡的方式来抑制高次模的产生,该极化隔离器能够实现介质棒馈源的收发隔离,其本身具有低电压驻波比、低传输损耗、高端口隔离度等优点。随后将介质棒馈源与极化隔离器合并在一起进行了联合仿真以及实物加工测试,测试结果与仿真结果基本相符,端口隔离度及电压驻波比性能良好,能够满足工程应用的要求。3.设计赋形反射面。以反射面天线赋形理论为基础,以GRASP为平台分别对双波束反射面天线的副反射面与多波束反射面天线的主副反射面进行赋形,达到了使用单个副反射面实现双波束、多波束传输的目的。最后,将上述馈源与极化隔离器的整体以偏焦的形式进行摆放,与赋形后的主副反射面整体进行性能分析。两副角分集反射面天线各个波束的增益均大于44d Bi,第一旁瓣电平均小于-15d Bc,相邻波束的波束夹角为0.9倍波束宽度,各端口的电压驻波比均在1.3以下,在对流层散射通信中具有较高的应用价值。
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