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椭圆波束变焦距环焦天线的性能分析

2024-02-26 17:47字体:
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  在机载或星载卫星通信中,由于天线的装载空间和辐射口面往往是矩形的,所以充分利用矩形口面,使天线的电气性能最好,就成为关键的技术问题。以矩形的长边和短边为长短轴的椭圆口面天线,是一种理想的选择。

  由于许多国家的领土形状可近似等效为椭圆,所以椭圆波束天线也可作为高效率的星载卫星通信天线,以最大的效率覆盖所期望的区域。

  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尊龙人生就是赌,在俯仰面具有较宽的波束,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

  利用普通的旋转对称馈源,只是把圆形的天线口面切割成椭圆形或如图1所示的口面形状。由于天线口面的窄边b和宽边a两方向的照射电平不相等,从发射的观点来看,漏失能量很多,天线效率不会很高。这种天线 利用椭圆型馈源用椭圆型的馈源馈电可获得效率较高的椭圆波束尊龙人生就是赌。这种天线从馈源发射出的波束就是椭圆波束尊龙人生就是赌,正好对应椭圆口面,天线口面边缘的照射电平相同,因而效率很高尊龙人生就是赌。

  但是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。所以这种天线很难用于要求具有极化旋转的场合,更不能用于圆极化使用的场合尊龙人生就是赌尊龙人生就是赌。另外尊龙人生就是赌,椭圆波导馈源的加工也非常困难。

  2.3 微带天线阵单元微带天线是一种小型化的天线,可以用在许多场合尊龙人生就是赌。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,就可以形成需要的椭圆波束。

  这种天线的优点是整个天线为平板状尊龙人生就是赌,因而天线的纵向尺寸低尊龙人生就是赌,安装方便,更适合用作星载、机载卫星通信天线。

  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尊龙人生就是赌。这种天线也很难用于需要极化跟踪的场合。

  针对上述几种椭圆波束天线的固有缺陷,利用变焦距结构,设计出了椭圆波束变焦距天线尊龙人生就是赌。这种天线的设计原型为普通的双反射面天线,如双偏置天线、环焦天线、溅散板天线等。椭圆波束变焦距天线具有很高的效率尊龙人生就是赌、良好的极化性能。椭圆波束变焦距环焦天线中,详细讨论了椭圆波束变焦距环焦天线给出了这种天线的计算方法。在这里,进一步分析这种天线 椭圆波束变焦距环焦天线 椭圆波束变焦距环焦天线 椭圆波束变焦距环焦天线的射线关系

  求解椭圆波束变焦距环焦天线中,x、y、z三轴构成正交直角坐标系,r、、j构成球坐标系,O是其原点,xOy平面是等光程条件的参考平面,馈源相心位于O点,1为天线平面副面和主面曲线画在一起,对于不同的j平面尊龙人生就是赌,副面边缘对馈源相心保持相同的张角

  在椭圆波束变焦距环焦天线的设计过程中,先确定了副面的形状,然后根据副面上的反射定律和等光程条件确定了主面形状。由于满足副面的反射定律和等光程条件尊龙人生就是赌尊龙人生就是赌,所以必然满足主面的反射定律,即从馈源相心发出的球面波经副面和主面反射后尊龙人生就是赌,转变成沿主面对称轴方向的平面波。

  但是,由于在这里副面和主面都不是旋转对称的结构尊龙人生就是赌,所以射线表示副面曲线与主面曲线的对应关系。图中,各条短线表示副面在j面的截线一条)尊龙人生就是赌,各条长线是副面截线所对应的主面上点的连线。实际上,副面截线是平面曲线,而所对应的主面点连线则不是平面曲线,图中的线是它们在xOy平面上的投影。从图中可以看出尊龙人生就是赌,副面j面的截线所对应的主面点连线已不在j面上,而是偏向长轴方向。这样的副面与主面对应关系,虽然与常规的反射面天线不同,但也满足反射定律和等光程条件,因而射线关系是合理的。从主面连线的疏密可以看出,这种射线关系使主面上的能量分布在长轴方向较密,而短轴方向相对稀疏尊龙人生就是赌,这也是这种天线可以形成椭圆波束的原因之一。

  图4 变焦距环焦天线 变焦距环焦天线副面与主面曲线 椭圆波束变焦距环焦天线的口面等值线分布

  椭圆波束变焦距环焦天线的设计中,利用普通的旋转对称馈源和特殊的双反射面结构,把馈源发出旋转对称的锥状波束转换成椭圆波束。由于在这种结构中,保持了馈源对副面边缘的照射角一致尊龙人生就是赌尊龙人生就是赌,并且主面边缘的照射电平也一致,因而天线所示,基本为一族椭圆线尊龙人生就是赌。对于天线口面外缘尊龙人生就是赌,其照射电平是一样的,从而克服了切割抛物面窄边照射电平过高、宽边方向照射电平过低的缺点,所以提高了天线 天线口面的等值线 天线性能测试结果及分析

  把收发频段的中心频率和边频的增益及效率列成表,见表1。从表1可以看出,实测天线%以上的效率,这是一个很高的效率指标。

  至于这种天线的极化性能,由于其馈源为普通的旋转对称馈源,线极化情况下改变馈源的极化状态就会改变天线的极化状态,而不影响天线的效率。如果天线采用圆极化尊龙人生就是赌,只需馈源采用圆极化馈源即可尊龙人生就是赌。所以这种天线解决了用椭圆型馈源馈电所带来的极化跟踪问题。

  由于在卫星通信以及许多其它场合都需要椭圆波束天线尊龙人生就是赌尊龙人生就是赌,而椭圆波束变焦距环焦天线具有很高的天线效率和良好极化性能,因而将有很好的应用前景。