三頻段高性能收發(fā)共用饋源的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)代衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的發(fā)展向地面站天線提出了多頻復(fù)用、可移動化以及可跟蹤等需求。隨著Ka頻段及更高頻段的開發(fā)日趨完善,將這些頻段與傳統(tǒng)通信頻段結(jié)合的多頻段天線可充分地利用衛(wèi)星通信頻譜資源并降低地面站成本。在移動衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)中,可跟蹤的小型化緊湊型天線成為研究熱點(diǎn)。而多頻段和自跟蹤饋源的研發(fā)往往是讓衛(wèi)星通信天線滿足這些需求的關(guān)鍵。本文以此為出發(fā)點(diǎn),設(shè)計(jì)并仿真了Ku頻段線極化緊湊型單脈沖饋源、Ku/K雙頻單脈沖饋源以及X/Ku/Ka三頻收發(fā)共

2、用饋源。
　　首先,為解決多模單脈沖饋源在線極化跟蹤中縱向結(jié)構(gòu)冗長的問題,設(shè)計(jì)了基于同軸波導(dǎo)的緊湊型半長度TE21模耦合器。該耦合器在保持傳統(tǒng)圓波導(dǎo)TE21模耦合器對TE21模耦合以及對其它模式隔離性能的同時(shí),將縱向長度縮減了一半。然后利用同軸波導(dǎo)TE21模與內(nèi)圓波導(dǎo)TE11模分別傳輸差模信號與和模、發(fā)射信號。再通過軸向扼流環(huán)與介質(zhì)桿的設(shè)計(jì),構(gòu)成了具有和差波束與發(fā)射功能的Ku頻段線極化自跟蹤饋源。由于采用了半長度TE21模耦合器,

3、該饋源縱向結(jié)構(gòu)緊湊。饋源接收和波束與發(fā)射波束旋轉(zhuǎn)對稱性能良好,結(jié)合差波束可實(shí)現(xiàn)單脈沖跟蹤。
　　其次設(shè)計(jì)了Ku/K雙頻單脈沖饋源以實(shí)現(xiàn)多頻段自跟蹤。在Ku頻段上利用同軸波導(dǎo)的TE11和TE21模形成雙模單脈沖機(jī)制進(jìn)行線極化自跟蹤,而在K頻段上利用內(nèi)圓波導(dǎo)TE11和TM01模形成雙模單脈沖機(jī)制進(jìn)行圓極化自跟蹤。該饋源在兩個頻段上都具有高等化度的和模波束以及具有軸向零深的差模波束,因此可在兩個頻段上測量天線增益最大指向與衛(wèi)星位置的偏差

4、。
　　最后提出了一種X/Ku/Ka三頻收發(fā)共用饋源方案。X頻段的收發(fā)雙圓極化波先由方波導(dǎo)金屬隔板圓極化器形成,再通過矩形波導(dǎo)臂耦合入X/Ku公共同軸波導(dǎo);Ku頻段對同軸波導(dǎo)TE11模收發(fā)雙線極化饋電由矩形波導(dǎo)開縫耦合完成,并經(jīng)階梯變徑段過渡到X/Ku公共同軸波導(dǎo);Ka頻段的內(nèi)圓波導(dǎo)收發(fā)雙圓極化饋電則通過正交模耦合器和雙頻螺釘圓極化器完成。X和Ku頻段的收發(fā)波束由軸向波紋喇叭形成,而Ka頻段的收發(fā)波束由介質(zhì)桿形成。該三頻段饋源具有