多频段馈源的设计

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1、碩士学位论文Ｉ＇■：（１；ｆ：；，））ｓＭｇ多臟麵的设计９Ｐｌ作者姓名唐传康学校导师姓名、职称鄢泽洪教授企业导师姓名、职称杜晓勇髙工申请学位类别工程硕士１学校代码10701学号1502121418分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文多频段馈源的设计作者姓名：唐传康领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：鄢泽洪教授企业导师姓名、职称：杜晓勇高工学院：电子工程学院提交日期：2018年6月DesignofMul

2、tibandFeedAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByTangChuan-kangSupervisor:YanZe-hongProfessorDuXiao-yongSeniorEngineerJune2018摘要摘要随着卫星通信技术的迅猛发展，以及通信业务的增加，有

3、限的频谱资源成为卫星通信发展的瓶颈之一。为了扩大通信系统的容量，多频共用天线成为一大发展趋势。反射面天线作为卫星通信地球站天线的常用型式，自然成为研究的热点。而馈源作为反射面天线的核心组成部分，其性能几乎决定了反射面天线系统的性能，因此多频段馈源的研究成为了关键。本文根据研究的需要，首先针对反射面天线的相关分析方法及几何特性进行了论述，并根据反射面天线系统的相关性能指标，设计了工作于Ku/Ka波段四频带的多频段馈源系统的方案。多频段馈源系统包括多频段馈源喇叭以及馈电部分，其中，多频段馈源喇叭的设

4、计，是本研究的重点。多频段馈源喇叭，要求工作于Ku/Ka波段四频带内，频带跨度达到了2.5倍。由于要求应用于0.5m偏置抛物面天线上，因此要求多频段馈源喇叭在不同频带的波束宽度和相位中心保持基本一致，以此提高反射面天线系统的能量利用效率。针对多频段馈源喇叭的应用要求，设计了一种环加载槽大张角波纹喇叭。环加载槽大张角波纹喇叭由四段环加载槽以及波纹槽组成。为了降低加工成本并保证良好的电性能，环加载槽大张角波纹喇叭四段环加载槽的加载深度及宽度均相同，且四段波纹槽的加载深度及宽度也相同。由于所设计的多频

5、段馈源喇叭属于大张角波纹喇叭，为了便于加工，四段环加载槽及波纹槽均垂直于喇叭内壁面。通过计算，所设计的环加载槽大张角波纹喇叭在四频段内波束宽度及相位中心基本一致，达到了良好的性能指标。多频段馈源系统的馈电部分包含正交模耦合器、圆极化器和滤波器。其中，正交模耦合器用来分离正交极化的线极化电磁波。综合考虑电性能及加工成本的因素，对于正交模耦合器采用了阶梯渐变波导的形式。通过计算，所设计的正交模耦合器在工作频带内具有良好的阻抗匹配及隔离特性。圆极化器用来实现线极化波和圆极化波之间的转换。考虑到加工的精

6、度及性能指标，圆极化器采用了金属膜片型的结构。通过计算，圆极化器在工作频带内具有良好的相移及阻抗匹配特性。为了提高多频段馈源收发端口的隔离度，在正交模耦合器的接收端口处接入滤波器。综合考虑设计指标及工程需求，滤波器的设计采用了耦合腔加谐振窗的结构。并且为了便于加工，对滤波器内腔的一个面采用了平面结构。计算结果显示，所设计的滤波器在通带内具有优良的阻抗匹配特性，在阻带内具有良好的衰减特性。最后，将多频段馈源喇叭与0.5m偏置抛物面天线进行联合仿真计算。计算结果显示，在频带跨度达2.5倍的Ku/Ka

7、四频带内，反射面天线系统达到了良好的性能指I西安电子科技大学硕士学位论文标。并且，根据研究的需要，设计了工作于Ka波段的圆极化馈源系统，并与0.5m偏置抛物面天线联合仿真计算。计算结果表明，反射面天线系统达到了良好的性能指标，完成了研究的目标。关键词：反射面天线，多频段馈源喇叭，正交模耦合器，圆极化器，滤波器IIABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofsatellitecommunicationtechnology,aswellastheincrease

8、ofcommunicationservices,limitedspectrumresourceshavebecomeoneofthebottlenecksofsatellitecommunication.Inordertoexpandthecapacityofcommunicationsystem,multi-frequencycommunityantennabecomesatrendofdevelopment.Thereflectorantenna,asacommonformofsatelli