双频段多模喇叭译文

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1、.word格式.双频段多模单脉冲跟踪馈源在Ka波段地面移动卫星通信中的潜力摘要：随着人们对Ka波段双向移动卫星通信的关注，专用天线系统和馈源的发展也就成为了必要条件。在本文中，我们描述了一种可行的卡塞格伦卫星反射天线馈源结构，它更适用于多模单脉冲跟踪系统，其圆极化卫星下行链路频率为20GHz。其基本原理可以扩展到双波段而足以覆盖在30GHz上行。这项工作主要贡献于卫星终端灾难情况下的移动通信1引言为建立一个临时的通信网络用于在灾难情况下的救援力量，移动卫星终端提供了无线电链路骨干，它独立于任何地面上的潜在损坏的基

2、础设施。因此，我们开发了一个Ka波段卫星跟踪天线用于双向陆地移动情景。卡塞格伦型反射面天线的测量直径为60厘米，被安装在一个高处超过方位角的位置，用于定位跟踪移动中运载车辆（如公共汽车或卡车）比如，图1显示了这种天线终端的原始实验室设置。它的主反射器和定位器源于海上Ku波段VSAT双向移动通信。为了实现该天线在Ka频段的频率，我们用一个自主研发的波纹馈源喇叭和一个合适的收发器前端取代了原始的馈源前端。天线在Ka波段下行频率20GHz的主波束方向测量增益约38dBi。作为跟踪子系统，如果该天线的一边点指向卫星，就必

3、须提供误差信号，这些信号可以由不同的技术产生，如圆锥扫描或者多模单脉冲跟踪。图1图2TM11(left)TM10(right)2多模单脉冲跟踪多模单脉冲跟踪是基于高阶波导模式的激励，如图2所示。根据于通信信道的极化方式，不同类型的多模的单脉冲技术是可行的。由高增益下的天线终端的调查可知，圆极化方式的应用，避免了移动操作下的极化跟踪的挑战。因此，TM01模单脉冲技术是被广泛接受的，它采用了圆波导中的TM01模生成所需的跟踪信息。在相同的频率传播的TE11模式，用于生成圆极化的主波瓣。跟踪系统的先天优势，在于只有两个

4、相干接收机分支是必需的。其他的单脉冲技术（如四喇叭单脉冲技术）使用一个和与两个不同信道，这需要三个相干接收机分支。图3是测得的高增益天线辐射方向图，它由TE11通讯模式和TM01跟踪模式提供，即为左旋圆极化（LHCP）。该天线测得的增益大约为38dBi.专业.专注..word格式.和一个半功率波束宽度为1.6◦（在20GHz）。产生该辐射模式的TM01模在视轴方向有一个深的凹陷，而TE11模式在该方向有最大的增益。如果天线精确地指向卫星，在视轴方向的跟踪模式35dB深的凹陷波则会导致的接收功率缺失。这抵消了由主方

5、向0◦出发约0.2◦的偏移，这偏移是由左右对称形状的反射面天线轻微的不平衡产生的。在实验室设置中，相比于将被我们用于下一次反复演示设置一个专用Ka波段反射面天线而言，最初设计的Ku波段天线终端的主，副反射制造公差并不严谨。本文中所有的天线测量，都是在德国伊尔默瑙科技大学的暗室通过球面近场扫描并使用了远场的变换算法的测量软件计算。图4显示出了测量的由TE11模馈电的高增益天线辐射方向的振幅与相位。显示的图案的左手部分，其形状和颜色代表了左旋圆极化（LHCP）的振幅；图案的右手部分的颜色代表了在各自方向上左旋圆极化的

6、相位.专业.专注..word格式.。图4右手显示主波瓣区域的相位没有显著的变化。图5简述了TM01跟踪模式馈电的左旋圆极化高增益天线的辐射方向图。在视轴方向出现的凹陷波是显而易见的。如果天线是没有对齐的，跟踪分支接收到卫星信号相对于主模TE11模接受的信号是有限的。分析在图5的右侧图案，可知超过环状主波瓣相移360◦，能符合方向角误差的要求。天线一边指向卫星时，为产生跟踪信号，将两个接收机分支的信号激励出的TE11模和TM01模的相位和振幅相比较。振幅差是衡量depointing的绝对量和相位差衡量方向角误差。用

7、模拟鉴相器处理接收的信号，可以得到差信号的偏差仰角和方位角。为了这个目的，将两个拷贝的接收信号进行混合。要获得一个差信号的方位面，将TM11模和TM01模的接收信号直接混合，而俯仰面的差信号由TE11模和90◦相移后的TM01模信号混合而成。经过低通滤波处理，鉴相器提供一定角度偏差范围内的与天线角误差成比例的DC电压，这取决于使用天线的波束宽度。跟踪信号的进一步处理，可以利用相干下变频器在中间频率范围内实现。.专业.专注..word格式.3多模单脉冲跟踪馈源模式耦合器是多模单脉冲跟踪系统的一个重要组成部分，它能在

8、圆形波导中激励不同的波导模式。因此，波导大小应选择能够激励这样的两个最低阶模式--TE11模和TM01模。在我们的例子中，波导的设计频率为20GHz，波导直径选择12.5mm。图6是我们开发的初始耦合器视图，它通过双线性极化和TE11模相移后馈电而生成圆极化模式。这种模式的耦合器有四个WR42波导端口，每个端口都是与相邻的呈直角排列。每对相对的端口形成一个直接式收发转换器