卫星通信中的椭圆波束天线_路志勇

。
,
19 7
;
2 ( 1)
1
一
0 1
.
.
描 回 波 束 变 从距 城 散 板 天 戏 〔 j J
、
电 波 科 学 学报 1 9 8
,
1 5 (2 ) 1 2 9
4 K 〔 〕 A o
133
0 % ) 从 图 中还 可 以 看 出 天 线 的 第 一 旁 瓣 电 平 抑 5 制大 于 2 5 d B 可 见 这 种 天 线 具 有 非 常 优 良的 性
参考 文 献 M 〕班 京 : 人 民 娜 电 【 川杨 可 忠 杨 智 友 章 日 荣 现 代 面 天 践 街 技 术 汇
, ,
. .
x
l功
的 椭圆 波束变 焦
。
.
距 双 偏 置 天 线 其 方 向 图 如 图 3 所 示 从 图 中可 以 0 和0 0 7 其 比值等 读 出 半 功 率波 束 宽 度 分 别 为 1 4
,
,
1
。
这 种 天 线 的 优 点是 整 个 天 线 为平 板 状 因 而 天
,
线 的 纵 向 尺 寸低 安 装 方 便 更 适 合 用 作 星 载 机 载
卫 星通信 天线
。
,
、
不 相 等 从发 射 的 观 点 来 看 漏 失 能 量 很 多 天 线 效 率不 会很 高 切 割 赋 形 环 焦 天 线 比简 单的 切 割 抛 物 面 天 线 并 没 有 本质 性 的 改 善 因 为 仍 然 存 在着 窄 边 和 宽 边 两 方 向 照 射 不 等 的 毛 病 因 而 其 效率 也 不 会 很 高
2 的3 P 巨击 0 E
,
欢 迎订 阅
欢迎 投 稿
6 4
g n
i
e n
i r
g n
Vbl
.
3
N0
.
0 1
, 。 ,
由于 微 带 天 线 本 身 有 功 率 容 量 的 限 制 一 般 只 能 承 受 即 几 十瓦 的 功率 因 而不 能 用 于 大 功率 的场 合
2 4
.
,
,
。
这
椭 圆波束变 焦距 天线 如 何 设计 出 高 效 率 的 椭 圆 波 束 天 线 一 直 是 天
,
种 天 线 的 效率 一 般 低 于 5 0 %
。
主要
研 究 方 向 天 线 理论 与 设 计
:
。
无 线 电工 程 》 《 期刊
非}} 汇U
,
. …
信 息 产 业 部 优 秀 电 子 科技 期 刊
De ‘
一
3
一
2
一
1
0
2
3
邮发代 号 : 1 8
一
150
图3
描 国 波束 双 偏 1 天 线 的方 向 图
3
椭回波束天 线 的发展趋势
由于 椭 圆 波 束 天 线 具 有 许 多 优 良 的 性 能 所 以
.
出版 社
,
19 3
.
,
【 幻 杨 可 忠 章 圈回
信技 术
3〕 杨可忠 〔
:
,
,
高效 率 楠 圈波 束 斌 形 双 偏 1 天 践 【 ] J
:
,
无 线 电通
;
于天线 口 面长 轴 与 短 轴 之 比 通 过 计 算可 知 天 线 效率 大 于 6 5 % (切 割 抛 物 面 天 线 的 效 率 应 低 于
。
线技术 中的一个难 题
。
椭 圆 波 束变 焦 距 天 线 是 一 种
, ,
高效 率 的 椭 圆 波 束 天 线 它 利 用 普 通 的 旋 转 对 称 馈
源 和 特 殊 的 双 反 射 面 结 构 把 馈 源 发 出 的 旋转 对 称 的锥 状波束 转 换成 椭 圆 波束
, 。
由 于在 这种 结 构 中
。
,
,
车 载 卫 星 通 信天 线 变 焦 距 环 焦 天 线 和 变 焦 距 溅 散
,
椭 圆 波 束 变 焦距 天 线 的馈 源是 普 通 的 旋 转 对 称 馈 源 所 以这 种 天 线 在 线 极 化 使 用 时 具 有 很 好 的 极
板 天 线 可 用 作 高效 率 的机载 卫 星 通 信 天 线
(2 )大 轴 比 椭 圆 口 面
,
。
化 跟踪 性能 在 圆 极 化 使 用 时 具 有 很 好 的 轴 比
的 方程 非 常 困 难 并 且 可 能 没 有 理 想 的 解
, ,
,
。
在 卫 星 通 信 的地 面 站 或 车 载 站 中 要 用 到 天 线
口 面 椭 圆轴 比 很 大 的椭
严 格 按 照 几 何 光 学原 理来 计算 天 线 主 面 和 副 面 在实际 工 程 中 利用 某 些 近 似 的 方 法 可 以 设 计 出 能 在 工 程
的场合
2 3
.
,
在 车 载卫 星 通 信 中 如 果 车 载 天 线 的 波 束 为 椭 圆波 束 例 如 天 线 在 方 位 面 具 有 较 窄 的 波 束 在 俯 仰
,
。
另 外 椭 圆 波 导 馈 源 的加 工 也 非常 困 难
,
,
。
微 带天 线阵
。 ,
面 具 有 较宽 的 波 束 则 可 以 只 进 行 方 位 面 的 跟 踪 不 进 行俯 仰面 的 跟 踪 从 而 大 大 简化 了 天 线跟 踪 系 统 2 椭 圆 波 束 天 线 的类 型 及 性 能 分 析
天 线技 术
卫 星 通 信 中的 椭 圆 波 束 天 线
中 国 电 子 科 技 集 团公 司 第 5 4 研究所
摘
要
, ,
路 志勇
,
总 结 了 在 卫 星 通 信 中椭 回 波 束 天 线 的 应 用 场 合 分 析 了 各 种 椭 因 波 束 天 线 的 性 能 及 其 优 缺 氛 给 出 了 如 何 提
线 环 焦 天 线 溅 散 板 天 线 经 过特 殊 的 处理 均 可 以 形 成 高效 率 的椭 圆 波 束 天 线 [ ] 2 ] 5 [
一 。
束 而 这 种 天 线 的 设计 非 常复杂 另 外 这 种 天 线 的 主 面 和 副 面 都 是 特 殊 的形 状 加 工 也 非 常 困 难
, 。
图1 2 2
.
、
,
。
切刻 抛 物 面 天 线 口 面 示 意 图
利用椭 国型馈源 用 椭 圆 型 的 馈 源 馈 电可 获 得 效 率 较 高 的 椭 圆 波
以往 各 种 形 式 的 双 反 射 面 天 线 均 可 作 为 椭 圆 波 焦 束 变 距 天 线 的设 计 基 础 例 如 以 普 通 的 双 偏 置 天
中应 用 的 椭 圆 波束 变 焦 距 天 线 为 此 设计 了 口 面 为 Z m
, ,
,
。
困难
。
圆 波 束 天 线 其设 计 就 更 加 用 椭 圆 焦 采 波 束 变 距 双 偏 置 天 线 的形式 可 以
, 。
,
。
设计 出 口 面 轴 比 较 大 的 椭 圆 波 束 天 线 并 且 具 有 较 高 的 天 线效 率 和 良好 的 极 化 跟踪 性 能 +
H
】 99 9
4 6 阅一麟 1
~
一
间硕 阴 i
to n
作者简介
路志勇
(1 9 7
4
一
) 男 河 北人
,
,
0 3 加
学 电 滋 场 与 徽 波技 术 专 业
,
,
2( ) 2 X
年 毕业 于 西 安 电 子 科 技 大 年 获 得 通信 浏 撞 技 术 研 究 所 工 学 硕
,
1 9 9,
士 学拉 现 为 中 国 电 子 科 技 集 团 奋 司 第 五 十 四 研 究 所 工 租 师
,
束
。
椭 圆 型 馈 源 可 以采 用 椭 圆 波 导
,
。
这种 天线 的特
, ,
点 是 从 馈 源 发 射 出 的 波 束 就是 椭 圆 波 束 正 好 对 应 椭 圆 口 面 天 线 口 面 边 缘 的 照 射 电平 是 一 样 的 因 而 效 率很 高
。
往是 限定 的 其 辐射 口 面 往往 是 矩 形 的
口面
, , ,
,
。
利用矩形
。
制造 以 矩 形 的 长 边 和 短 边 为 长 短 轴 的 椭 圆 口
,
面 天 线 从 而 形 成 椭 圆波 束 是 一 种 理 想 的选 择
,
这 种 天 线 的 缺点 是 极 化 跟 踪 性 能很 差 而 天 线 的 极 化 跟 踪 性 能 是 卫 星 通 信天 线 的 一 项 重 要 指 标
,
,
保 持 了馈 源 对 副 面 边 缘 的 照 射 角 一 致 并 且 主 面 边
缘 的 照 射 电 平也 一 致 因 而 天 线
2
, , ,
口
面 的 等 值线 如 图
,
所 示 基 本 为一 族 椭 圆线 对 于 天 线 口 面 外 缘 其 照射 电平是 一样 的 从 而克 服 了 切 割抛 物 面 和切 割 赋 形 环 焦 天 线 窄 边 照 射 电 平 过 高 宽边 方 向 照 射 电 平 过 低 的 缺 点 从 而 提 高 了 天 线 的效 率
l
叨
,
,
121
12 8
.
夕叶 资
8 d
A 刃 ki
加r
N Miy 曲
an
z a
.
,
5 Ma k
o n i
一
.
De s i,
i a
,
m
e
h 记 t f o
,
r o f
l
o
o
任瞬t
c
s
ha
州
u d
l a
-
,
翻忱
ten n a
衍t h a n
u i e 叫
c
a
伴d
,
切陀
w
—
一
长轴 平 面
姐 轴平 面
J 〕 IE E P 山 盯 即. 而 s i 始〔 t C O r
2 1
.
,
,
,
。
单元 微 带 天 线 是 一 种 小 型 化 的 天 线 可 以 用 在 许 多 场合 把微 带 天 线 组 成 大 型 的 阵 列 可 以 形 成 高 增 益 的 平 板 天 线 如 果 把 微带 天 线 的 单 元 在 横 纵 两 个 方 向 的 单元 数 目 或 者 单 元 间 距 不 同 就 可 以 形
,
高椭 圆 波 束 天 线效 率及 极 化 性 能 的 方 法 并 探 讨 了 这 类 天 线 在 卫 星 通 信 中 的 发 展 趋 势
关 键词
椭 圈波 束
。
天线
卫 星 通信
高效 率
1
椭 圆 波 束天 线 在 卫 星 通 信 中 的应 用
在 机 载 或 星 载 卫 星 通 信 中 天 线 的 装 载 空 间往
。 Байду номын сангаас 。 ,
i k
,
S M
山.
hi沙
一
n a
5〕 K 〔
te n n a
,
h 衍t
t i d o f . 任犯 d 园 化n 仪 r K 心 D 朋 , 侧 山o t a y p l 加枷 〔 H 正 E I、 ] J 滋 二 a d 二 生 成a n
,
T
.
。
u
一
.Or
,
i c
。
.
加2
一
能
。
19 3
,
。
,
由 于 这类 天 线 的副 面 和 主 面 在 不 同 的 过 波 束 中 心 轴 的 平 面 内参 数 不 同 而 焦 距 是 表 示 副 面 和 主 面 的主要参 数 因而 把这 种类 型天 线称 为变 焦距 天线
, , , 。
但 是 由于 这种 天 线 的 优 良性 能 在 许 多 工 程 中 可 以 优 先 采 用 这 种 方案 变 焦 距 双 偏 置 天 线 可 用 作
, 。
,
在 星 载卫 星 通 信 中 由 于 许 多 国家 的 领 土 形 状 可 近 似 等效 为 椭 圆 所 以 椭 圆 波 束 天 线 可 以 以 最 大 的效 率 覆 盖 所 期 望 的 区 域
, , 。
所 以 这种 天线很 难 用 于要 求 具 有 极化 旋 转 的场 合 除 非 天 线 和 馈 源 一 起 旋转 更 不 能 用 于 圆 极 化 使 用
高效 率 问 题 一 直 是 椭 圆波 束 天 线 设计 中的 重 点 问 题 另 外 在 某 些 特 殊 的 场 合
,
。
要 用 到 大 轴 比椭 圆 口 面 的 椭 圆 波 束 天 线 也 是 个难
,
题
。
图
、 、
2
天线
口
面 的 等 值 线 分布
, ,
(l ) 高 效率 椭 圆 波 束 变 焦 距 天 线 可 以 形 成 高 效率 的 椭 圆 波
,
。
切 割抛 物面天 线和切 割赋形 环焦天 线 切 割 抛 物 面 天 线 利 用 普 通 的 旋转 对 称 馈 源 只
,
成需 要 的椭圆波 束
,
。
是把 圆 形 的 天 线 口 面 切 割 成 椭 圆 形 如 图 由于 天 线 口 面 的 窄 边 b 和 宽 边
, ,
。
a
所示 两方 向的照 射 电平
。
收 稿 日期
二
2( ) 3 X
年
7
月
1 日
2003
年 无 残 电 二 程 第 3 3 朱 第 10 期
45
天 线技 术
在许 多机 载 星 载 和 车 载 卫 星 通 信 中优 先 采 用 椭 圆 波 束 天 线 随着 应 用 条 件 的 不 断 变 化 对 椭 圆 波 束
。 , 、
天 线 的 要 求 也 越 来越 高