小型卫星通信站天线技术

《小型卫星通信站天线技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、小型卫星通信站天线技术小型卫星通信站天线技术电子部39所刘吉盛【摘要】本文根据国内外卫星通信网和系统的发展与需求,分十多个方面的问题概述了小型卫星通信站天线技术与产品的发展概况.从中看出随着航天技术,大功率卫星和电子技术的发展,卫星通信站天线更加微小型化,多功能化,其性能/价格比也更加趋于最佳化.本文所述内容对小型卫星通信站天线卉制人员有一定的参考价值.一,弓I言天线技术伴随着通信,雷达事业的需求和电子技术的发展,日新月异.其技术水平的高低决定着地球站,雷达的成本,性能和功能的高低.目前在卫星通信和雷达等各个领域中,正在进行着

2、各种新型天线的研究与开发.所以,目前天线新技术的研究,进入了一个鼎盛时期.'航天技术的飞速发展,卫星的大型化和大功率化,导致了卫星EIRP的不断增大和地球站的微小型化.由于卫星通信系统的许多关键性能都取决于天线性能的优劣,所以相对于卫星通信地球站,_船载站,机载站和便携站的不同要求,天线新理论,新技术,新频段,新工艺,新产品,新颖的谈机化综合设计和最佳性能/价格比等研究都具有特别重要的意义.纵观各种小型卫星通信系统,要求天线具有高效率,高分辩率,高频段,多功能,高抗干扰性,且重量轻,超小型化小型卫星通信站天线技术,对于不同卫星

3、通信系统和用户虽各有侧重,但从技术和性能/价格比的角度来看,主要有以下几个方面.二,小型卫星通信站天线技术l高效率化由于卫星发射的功率是受限制的,所以要求地球站小天线尽可能高效率地接收或发射电波,具有高效率特性.高效率天线具有较高的经济效益和实用价值.因为高效率可在具有相同增益的条件下减49小天线口径主,副反射镜面修正,偏置型天线和高效率镄源均可实现天线的高效率.目前经主,副反射面修正,天线效率一般可达到66一$0%,如机电部第三十九研究所研制成的六米卫星通信地球站天线效率达80高效率天线均采用高性能馈源,如波纹喇叭.特Ⅱ双稽

4、深波纹喇叭和环加载波纹喇叭,不但效率高,宽带特性好,而且具有低副瓣和低交叉极化特性.美国左治亚大学研制了一种不均匀介质高效率组合绩源,不但与过去一样馈电喇叭和副反射镜面一体化,不需副反射镜支秆,而且与过去介质导馈源相比,藏少了饿源漏射,最大限度地降低了口面遮挡,并改变了口径场分布,进一步提高了天线效率.2,低副瓣化地球站天线均希望馈源辐射的所有能量限制在一个窄波束内,但由于许多原因不可避免地使馈源辐射的一部分能量进入无用方向而产生副瓣,为避免与其它设备互相干扰,要求天线具有低副瓣特性.由于6/4GHz频段卫星与地面微波线路共用

5、,再加上空间卫星同步轨道上的卫星逐渐处于饱和状态,为避免相互干扰,要求卫星通信线路间具有最小干扰因此,要求天线具有极低的副瓣.在天线设计时,根据不同要求,采取不同技术措施,可显着地降低卫星通信天线的副瓣电平,满足CCIR580--1规范.偏置格里高里天线,若严格控制反射镜面的表面公差,采用高性能的波纹喇叭馈电是完全可以达到的.,众所周知,馈源初级漏射的峰值是天线副瓣升高的主要原因之一,特别对双反射镜天线第一副瓣影响最大.而馈源相位方向图对天线方向图的零深有很大影响,而可使天线方向图畸变,出现肩膀或台阶.其解决的方法是:适当地选

6、择馈源,副反射铳的形式,尺寸,使馈源口径场分布最佳化.假若再严格控制相差,降低边缘照射电平,就可降低卫星通信天线的副瓣.偏置反射镜天线克服了轴对称反射镜天线馈源副反射镜及其支杆的遮挡和绕射,且反射镜面和馈源有良好的隔离,馈源设计的自由度也大,不受主,副反射镜的影响,副反射铙还可做的大一些,故效率高副瓣低.如具有代表性的偏置格里高里?6米天线,在14/12GHz频段增益可达52.6dB和51?6dB,交叉极化鉴别度小于一35dB,副瓣包络线完全满足22--351og0(dBi)(1.<0≤3.),一10dBi(0>8

7、.).天线表面精度也是抬高副瓣电平的主要原因之一,而且是与工作频率成正比的.如天线工作于6/4GHz频段,要求天线表面误差在0.8一Imm(rms)范围}工作于14/12GHz频段,要求天线表面误差在0?5—0?8mm(rms)范围;工作于30/20GHz频段,要求天线表面误差在0?1—0?5ram(rms)之内,才能满足2.,卫星间距的要求.在14/12GH.频段,如果要求第一副瓣小于一35dB,天线表面误差必须小于^/25.要提高天线表面精度,必须采取新的加工技术和检测技术.如小型天线必须采用整体铸造加工,中型天线采用分块

8、铸造加工,然后用数控铣床精加工,再用配有计算机的三座标测试仪进行检铡校正,才可得到50高达0.5ram(rms)的天线镜面.3?宽带与频率复用技术由于卫星通信地球站收,发频带是相互分离的,~[]6"/4GI-Iz频带,收发总带宽约3GHz,所以要求天线具有宽带特性.据最新文献