S-Ka頻段高效率反射面測控天線設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著科技水平的不斷進(jìn)步，在反射面天線領(lǐng)域涌現(xiàn)出許多新技術(shù)。伴隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，對稱性雙反射面天線成為目前通信、測控、雷達(dá)和射電天文中廣泛應(yīng)用的一種天線，尤其在測控領(lǐng)域，應(yīng)用更為廣泛。為了能夠更好的對航天器進(jìn)行軌道跟蹤測控，測量獲得航天器的角度、距離以及速度，了解掌握其在軌運行情況，需要對目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤。而具有高增益和定向波束的反射面天線可以很好的實現(xiàn)該功能，并可以對目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤并給出其位置信息。
　　本論文根據(jù)反射面測

2、控天線的發(fā)展趨勢，在傳統(tǒng)拋物面天線的應(yīng)用背景下，采用Ka/S頻段饋源以及環(huán)焦修正型反射面天線的設(shè)計方案。針對饋源進(jìn)行小型化、輕量化設(shè)計，減小了饋源的重量和體積，并減少熱容量以及饋源的插入損耗，有效提高了天線系統(tǒng)的G/T值，完成了提升天線效率的目標(biāo)，本論文的主要工作可以分為以下幾個方面：
　　第一，總結(jié)了目前國內(nèi)外反射面測控天線的現(xiàn)狀和頻率發(fā)展趨勢，介紹了測控天線應(yīng)用背景下Ka/S雙頻段饋源的電性能指標(biāo)和饋源系統(tǒng)組成，提出了“小型化

3、緊湊型雙頻段饋源”方案。
　　第二，對饋源的各個微波器件進(jìn)行單獨設(shè)計，并對其進(jìn)行了計算、仿真優(yōu)化和詳細(xì)的測試，使用S頻段同軸式多模喇叭與Ka頻段變張角多模喇叭的組合輻射器，不僅保證了兩個頻段的良好的饋源方向圖，也極大減小了饋源輻射器的體積；改進(jìn)了Ka頻段波紋槽圓極化器，提升了極化器的相對帶寬、軸比等電氣性能；對S頻段反射式TE21模耦合器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，將原TE21模耦合器的長度縮短了一半；在S頻段和支路合成網(wǎng)絡(luò)中使用帶狀線魔T和帶

4、狀線90°電橋的組合方式實現(xiàn)圓極化，不僅使合成網(wǎng)絡(luò)更加緊湊，也解決了S發(fā)射頻段的功率容量問題。
　　第三，對饋源系統(tǒng)在微波暗室進(jìn)行了饋源測試以及符合遠(yuǎn)場條件的天線性能測試，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了計算分析和對比，結(jié)果表明理論設(shè)計與實際測試結(jié)果十分吻合。
　　本論文的結(jié)論表明Ka/S頻段小型化緊湊型雙頻段饋源方案具有必要性和可行性，配合賦形修正面環(huán)焦天線使得天線不僅具備高增、低旁瓣的性能，并且在Ka、S雙頻段都具有接收、發(fā)射、跟蹤多通