Ku波段靜中通環(huán)焦反射面天線的設(shè)計(jì)

1、·951·Ku 波段靜中通環(huán)焦反射面天線的設(shè)計(jì)伍捍東 王英英 李科娟 王立志 潘云飛 魏茂華(西安恒達(dá)微波技術(shù)開發(fā)公司 西安 710061摘 要波段環(huán)焦 關(guān)鍵詞：Ku 波段，靜中通，環(huán)焦反射面天線。Ring-focus Antenna Design for Ku-band TransportableSatellite Communication SystemWu Handong, Wang Yingying, Li Kejuan, Wang Lizhi,Pan yunfei,Wei MaohuaXi'an HengDa Microwave Technology De

2、velopment Company Xian 710061Abstract ：Ring-focus antenna is a typical component in satellite communication earth station antenna system. Thispaper presents a ring-focus antenna design for Ku-band transportable satellite communication system. The simulationdesign and test data have been provided to

3、prove that the solution meets all of the application requirements. Keywords ：Ku-band; Transportable Satellite Communication System; Ring-focus Antenna1 概述所謂靜中通天線是指在固定地點(diǎn)能夠自動(dòng)尋星的衛(wèi)星通信地球站天線系統(tǒng)。適用于開車到郊外的旅游者、軍事系統(tǒng)野外作業(yè)車輛以及相關(guān)部門野外工作車。所以該天線需具有小型、攜帶方便、操作等1。環(huán)焦天線在國外通常稱為拋物線焦軸偏移軸對其獨(dú)特的地位，特別是在中小型衛(wèi)星通信地球站天線中，用這種天線可以克服作為初

4、級饋源的波紋喇叭所引起的遮擋大于副鏡所造成的次級遮擋的缺點(diǎn)，從而開辟了中小口徑天線低旁瓣化和高極化鑒別率的新途徑2。射面天線作為靜中通天饋線部分是可行的。2 Ku波段環(huán)焦反射面天線設(shè)計(jì)2.1 環(huán)焦天線原理們選用了具有廣闊應(yīng)用前景的副反射面母線為橢圓形的環(huán)焦天線反射面天線，如下頁圖1所示：圖1中，源為饋源喇叭的相位中心，是橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)，它位于環(huán)焦天線的對稱軸AA 上；BP 時(shí)主鏡拋物線的母線；O 是該線的焦點(diǎn)，又是橢圓的另一個(gè)焦點(diǎn)；K 1是饋源喇叭的口面中心；D 是環(huán)焦天線的口面直徑；O 是以AA 為軸、與拋物線BP 對稱的另一拋物線B P 的焦點(diǎn)；T 是副反射面的頂點(diǎn)（在AA 軸上）；D S

5、 是副面的直徑；V 是拋物線BP 上任一點(diǎn)與O 的連線與BO 的夾角；vm 是與PO 與BO 的夾角、是V 的最大值；是副面母線上任一點(diǎn)與饋源喇叭相位中心O 的連線AA 軸的夾角；m 是副面母線邊緣M 與O 的連線與AA 軸的 ·952·圖1夾角，是的最大值；m 是OO 與AA 軸的夾角；m 是副面母線的邊緣點(diǎn)M 與饋源喇叭口面中心K 1的連線與AA 軸間的夾角；L 是饋源喇叭口面中心K 1到其相位中心O 的距離。R 0是副面母線邊緣M 到饋源喇叭口面中心K 1的距離，即R 0=MK；R 1副面母線邊緣點(diǎn)M 到饋源喇叭相位中心O 的距離，即R 1=MO。T ，經(jīng)反射后過點(diǎn)射

6、向點(diǎn)；而入射M2.2 Ku波段副反射面母線是橢圓的環(huán)焦天線設(shè)計(jì)對于大、中型衛(wèi)星通信地球，一般1. s是一種有利于降低近軸旁瓣的選擇，根據(jù)要求，主面為環(huán)焦拋物面，0.6m ；副面為橢圓，0.06m ；°=9. 21D tg vm 后，確定其空間因子，再選定, 饋源喇叭波紋槽的內(nèi)半徑a h 。再根據(jù)/0sin 2ms D R =求出副面邊緣到波紋喇叭口面中心的斜距R 0。確定出喇叭長度和喇叭張角0。利用式m ha L l 2' 88. 088. 0=求出喇叭相位中心到喇叭口面的距離，然后求出喇叭的相位中心到副面邊緣的余距1R 。根據(jù)公式求出副反射面的離心率和放大系數(shù)，再求出副面頂

7、點(diǎn)到喇叭相位中心的距離OT 。再根據(jù)公式求出橢圓的焦距和橢圓長軸。將波紋喇叭尺寸帶入CST 中仿真計(jì)算，仿真模型和結(jié)果見圖2、圖3。其中圖3中(a、(b分別是接收頻段的E 面、H 面方向圖，(c、(d分別是發(fā)射頻段的E 面、H 面方向圖。圖2 波紋喇叭仿真模型（a ）（b ）·953 · 圖3 波紋喇叭仿真結(jié)果3 天線測試結(jié)果及結(jié)論根據(jù)以上設(shè)計(jì)結(jié)果，加工制造天線實(shí)物如圖4所示，采用恒達(dá)微波技術(shù)開發(fā)公司天線測試系統(tǒng)5，對天線進(jìn)行測試，其駐波特性曲線見圖5，方向圖曲線見圖6。 圖4 天線實(shí)物圖 (a 發(fā)射 (b 接收 圖5 駐波特性曲線 （a ）E 面 （b ）H 面圖6 幅度方向圖·954·實(shí)測結(jié)果： 接收頻段增益：大于35.8dB ，發(fā)射頻帶增益：大于37.2dB ； 波束寬度：2.6°2.8°； 電壓駐波比：小于1.4；第一旁瓣電平：小于-15 dB；交叉極化隔離度：大于25 dB； 收發(fā)端口隔離：大于85 dB。 滿足了設(shè)計(jì)使用要求。參 考 文 獻(xiàn)1 沈民誼、蔡鎮(zhèn)遠(yuǎn)編著，人民郵電出版社，1993，pp.26-31. 2 林昌錄主編，天線工程手冊，電子工業(yè)出版社，200