偏置天线低交叉极化技术

偏置天线低交叉极化技术 00449 偏置天线低交叉极化技术 ?李红卫 【摘要】 本文在进一步分析偏置天线交叉极化与偏置角及焦径比关系 的基础上, 采用较小偏置角 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 , 大大地改善了单偏置天线的交叉极化, 在 相对于主极化峰值-1 波束范围内优于- 30 ; 并讨论了馈源交叉极 dB dB 化对整个天线系统交叉极化的影响。 关键词:卫星通信 偏置天线 一、引 言 单偏置抛物面天线由于口径遮挡小, 简 单且具有极低的旁瓣特性而越来越为人们重 视, 尤其是广泛地用作小型卫星通信地球站 天线。但是非对称结构导致线极化馈电时高 的交叉极化, 不能满足各卫星组织近来更严 格和强制性的要求。虽然 提出 . . AW R u dge 图 1 偏置抛物面反射器几何示意图1 了匹配馈源的概念, 但带宽窄且不能从根 按照关于极化的第三定 . . ACL u dw in g 本上改善偏置天线的交叉极化。以往的设计 义, 无论天线工作在垂直极化还是水平极化 大都采用较大的偏置角, 不仅交叉极化较高, 状态, 偏置天线本身产生的交叉极化在焦平 2而且主平面由于路程差引起照射严重不均匀 面内可 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示为 导致增益下降。虽然可以调整馈源指向消除 路程差, 但却进一步恶化了交叉极化。采用较 () J u 2 D ( ) X POL = sin Ηsin Υ 1 0 f 小偏置角技术, 可以改善主平面的照射, 在获 2F u 得低副瓣的同时具有优良的交叉极化特性。 ()2 u = kR sin Ηf s 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 应用表明该偏置天线交叉极化电平轴向 式中 D 为偏置抛物面在投影口径面上优于- 35, 相对于主极化峰值- 1波束 dB dB 的直径, R , Υ为反射器焦平面的极座标。从 f f 范围内优于- 30。dB () 1式可以看出, 偏置天线交叉极化电平基本 上取决于基本参数 Η, Η和 F D 的 选取。与 ƒ0 s 轴对称前馈抛物面天线相比, 交叉极化分量 ? = 45 平面内, 而出现在最大值不出现在 Υf 二、交叉极化特性分析 ?() Υ= 90 非对称平面 也即天线的方位面内,f ?() Υf = 0 平面 天线的俯仰面不受非对称结构 图1为单偏置抛物面反射器的几何示意 置角为参数, 计算了焦径比 F D 与交叉极化 ƒ源及天线本身产生交叉极化峰值电平的真 X POL 为馈源交叉极化峰值电平, , 值。F dB 峰值电平间的关系, 其结果绘于图2中。C 为常数, 表征馈源交叉极化经反射面后的 改善量, 典型值为7 。dB 由此可见, 无论是馈源交叉极化还是天 线本身产生的交叉极化极高时, 将在整个天 线系统交叉极化中占主导地位。由于偏置天 ( ) 线交叉极化出现在非对称平面 方位面内, 此处所讨论的馈源交叉极化意指水平或垂直 ?面内的正交极化, 而非通常情况下45平面内 的交叉极化。若偏置天线本身产生的交叉极 化峰值电平为-22 , 一个典型馈源的交叉 dB 图 2 交叉极化峰值电平与基本参数间的关系极化峰值电平为- 33 , 则整个天线系统交 dB 从图2中可见, 偏置天线交叉极化电平随叉极化峰值电平为- 20.97 ; 若馈源的交 dB - 22 , 控制馈源交叉极 叉极化峰值电平为偏置角 Η0 增加而增加, 随焦径比 F ƒD增大而dB ( ) 化的相位, 使式 3中相加变为相减, 则整个 减小。为此在模型天线上进行了一系列实验 天线系统交叉极化峰值电平改善为- 27. 14 , 在同一母抛物面上切割不同口径的偏 验证 ( ) , 这就是匹配馈源的原理。置天线, 测试非对称平面 方位面内的交叉 dB 极化峰值电平。由于维持焦距 F 不变, 口径 D 大小变化相应地改变了焦径比 F ƒD , 结果 三、工程设计及应用列于表1中。须指出的是, 上述结果是在主面 1. 基本参数的选取 -10 得到的。偏置天线 边缘照射电平为dB 应用上面的分析, 选取焦径比 F D =ƒ 交叉极化峰值电平对馈源照射电平递减较不 1. 0, 偏置角 Η= 29?, 由此可确定焦点处主面 0 敏感。- 10 , - 20 的照射电平变化只 dBdB ( 边缘上任一点所对的半张角 Η相应于馈源 s 有不到1 的交叉极化电平改善。dB ) 照射角以及偏置距离 H 。 表 1 焦径比改变结果 ??co s Η+ co s Η 0 s 偏置角 Η04530()F D = ƒ5 4 sin Η s 焦径比 0. 644 0. 90 0. 73 1. 0 F Dƒ ) ( 2F s in Η0 - Ηs 交叉极化 ()6 H = 222. 0 225. 5 226. 1 228. 0 ()最大值 dB () 1 + co s - Η Η0 s 随之减 随偏置角 Η0 的降低, 偏置距离H 上述分析均未涉及馈源交叉极化的影 小。对工作于 波段等较高频段的天线, 喇 K u 响。当馈源具有相当高的交叉极化时, 将影响 整个天线系统的交叉极化。为分析方便, 假定 叭口径小不致引入遮挡, 而工作于 波段等 C 在最坏情况下也即馈源交叉极化与天线本身 较低频段的天线, 喇叭口径大会引入一定的 交叉极化同相迭加时, 整个天线系统交叉极 遮挡。照射电平选为-15 左右, 所引入的 dB 化可由下式近似估算: 遮挡对天线辐射性能影响极小。 由于偏置结构不对称, 抛物面焦点至抛 ()3 X = X + s F X R 物面上下边缘存在不同的空间衰减, 差值为 X POL - C p 20 X = 10 ()F 4 )( 1 + co s Η0 - Ηs ()7 P = 20 lo g ) (式中 X S , X F , X R 分别表示天线系统, 馈 1 +co s Η0 + Ηs 1997年第1期 《微波与卫星通信》 — 54 — 上述参数条件下空间衰减差值不超过- 30, 与分析结果十分吻合。 内优于dB ?( 2, 较之以往的较大偏置角 通常为45, 空 dB ) 间衰减差值超过4的设计, 主平面照射更 dB 四、结束语趋于均匀。 偏置天线去极化特性是其本身结构所固 2. 实测数据有的。选用较小偏置角和较大的焦径比, 从根 本上改善了单偏置天线的交叉极化, 且与工 在水平或垂直两种极化状态下, 分别测作频段无关。但随着焦径比的增大, 给馈源支 () 试了非对称平面 方位面内的天线系统交叉 撑带来了一定的困难。采取主臂支撑辅以左 极化, 测试结果示于图3中。天线系统交叉极 右两根付杆形成框架结构, 浑然一体, 保证了 化电平在轴向优于-支撑的稳定和牢固。 35 , 最大值优于- dB 28. 5, 相对于主极化峰值- 1波束范围 dB dB 参考文献 1 A. W . R udge and N. A. A da t ia, N ew C la ss - o f P r im a ry F eed A n tenna fo r U se W ith , O ff se t P a rabo lic R ef lec to r A n tennaE lec2 , . 11, . 24,t ro n ic s L e t te r sV o lN o 27, 1975, . 597- 599N o ve rm be r pp 杨可忠, 杨智友, 章日荣, 现代面天线新技 2 术, 人民邮电出版社, 1993年1月, 第1版 . . , 3 AW R udgeO ff se t P a rabo lic R ef lec to r : , , . 66, .A n tennaA R ev iew P IE E E V o lN o 图 3 实测的交叉极化方向图1605 12, D ecem be r, 1978, pp. 1592- 下 期 要 目 () 软件无线电 下数字微波误码率与载干比 之间的数学关系 用于移动通信的微波中 继器 数字通信网中帧同步的实现方式