用于Ku频段低速卫星通信的阵列天线设计

基于四面阵的低成本卫通相控阵天线
季帅;张慧锋
【期刊名称】《现代导航》
【年(卷),期】2018(009)002
【摘要】本文主要完成了基于四面阵的低成本卫星通信相控阵天线设计,主要用于某机载平台的的卫星通信,利用稀疏布阵、高速开关切换、Ku波段宽带天线等技术,实现了Ku波段低成本卫星通信相控阵天线设计,该方案解决了平面相控阵阵面扫描覆盖范围有限和高成本的缺陷问题.
【总页数】6页(P124-129)
【作者】季帅;张慧锋
【作者单位】中国电子科技集团公司第二十研究所,西安710068;中国电子科技集团公司第二十研究所,西安710068
【正文语种】中文
【中图分类】TN927
【相关文献】
1.基于阵面变形误差的有源相控阵天线电性能分析 [J], 王从思;康明魁;王伟
2.基于前向阵雷达的三通道地面快速动目标检测与成像方法 [J], 张佳佳;周芳;孙光才;邢孟道;保铮
3.基于机载前向阵雷达的三通道斜视SAR-GMTI技术研究 [J], 张佳佳;周芳;孙光才;邢孟道;保铮
4.基于铁电移相器的Ka波段低成本相控阵天线研究 [J], 张长青;朱安福;冯玉涵
5.保险商恐再次遭遇索赔噩耗欧卫通新发卫星太阳阵出现问题 [J],
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一种Ku波段混合馈电频扫天线阵设计宋小弟;汪伟;金谋平;吴瑞荣【摘要】研制了一种俯仰向波束固定,方位向频扫的Ku波段频扫平面天线阵.采用双层微带结构获得带宽约18％的宽带微带贴片天线作为阵列单元.天线阵俯仰向采用微带功分器及该种天线单元组成线阵.方位向为实现波束较大范围的频扫能力,并提高天线阵的工作效率采用波导慢波线缝隙与线阵微带线电磁耦合结构进行馈电.在采用HFSS软件完成仿真设计的基础上,加工并测试了一套12×40规模的天线阵,结果表明该天线阵在工作频段内驻波比优于1.5,波束扫描范围大于80,副辫电平优于-20 dB,除中心频点外,增益大于26.5 dB.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2016(031)002【总页数】6页(P340-345)【关键词】微带天线阵列;频率扫描;电磁耦合【作者】宋小弟;汪伟;金谋平;吴瑞荣【作者单位】中国电子科技集团公司第38研究所,合肥230088;中国电子科技集团公司第38研究所,合肥230088;中国电子科技集团公司第38研究所,合肥230088;中国电子科技集团公司第38研究所,合肥230088【正文语种】中文【中图分类】TN821.8引言目前,各种雷达与无线通讯应用需要越来越多的频谱资源,而较低的波段已利用殆尽,因此工作频率在Ku及以上波段的雷达与通讯设备逐渐崭露头角．相对于低频段,Ku及以上波段的雷达具有定位精度高、带宽大、天线重量轻、尺寸小等优点,在航空航天、气象探测、机场场面监视等领域有广泛应用[1-2]．近年来,随着微波固态元件和单片微波集成电路Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC)技术的快速发展,电扫天线系统的生产成本有所降低,但在X波段及以上的微波高频段,数字移相器、T/R组件等核心部件依然价格相当高．特别在单元数较多的情况下,整体系统比较复杂,且制造成本昂贵,是一般用户所不能接受的．频扫天线作为电扫天线的一种,具有波束指向和波束形状变化快速、易于形成多个波束、结构简单、成本低等优点,早在20世纪60年代就已装备部队,并得到广泛应用[3-4]．但由于频扫天线的馈电一般采用慢波线串馈结构,存在着体积和重量较大、带宽有限、效率不高等不足,制约了它的应用范围．针对频扫天线的这些不足,国、内外设计人员采用了多种方法进行改进设计[5-10]．本文在上述研究基础上设计了一种波导慢波线电磁耦合缝隙馈电的Ku波段宽带频扫微带天线阵,该天线阵具有尺寸紧凑,工作带宽宽(波束扫描范围大)等优点,HFSS仿真和实物测试结果证明了设计的有效性．1.1 Ku波段宽带微带贴片天线单元设计微带天线具有重量轻、低成本易制作、低剖面易共形、极化灵活、易集成等优点,近年来被广泛应用于个人通信、高速无线局域网、雷达和人造卫星等领域．常规微带天线在工程应用中最大的不足是带宽窄,因此研究人员提出了多展宽带宽的途径,如在贴片上开缝开槽、采用多层结构、采用宽带匹配、采用电磁耦合馈电等[11-13]．为满足轻型、宽角扫描、低剖面、低成本等要求,本文设计了一种高效的非辐射边馈电的Ku波段双层宽带微带贴片单元．设计的天线单元结构示意图如图1所示．天线单元采用了双层微带天线形式,所用微带板材是Rogers公司的RT5880,厚度0.508 mm．为展宽工作频带并对上层微带天线进行支撑,在上下层微带板之间增加了泡沫层,型号为ROHACELL51．经过仿真优化后所得的宽带微带天线单元的回波损耗和低、中、高三个频点的方向图结果如图2所示．该天线单元S11<-10 dB的相对带宽大于18%,整个频带内3 dB波束宽度大于90°．1.2 高效慢波线馈电网络设计频扫天线中,慢波线的作用是使波瓣的指向角成为频率的函数,其表达式为式中：θ为扫描角; L为单元间馈线长度; dx为扫描面单元间距; λ为工作频率对应的自由空间中的波长; λg为工作频率对应的导波长; m为单元间馈线长度对应的侧射频率导波长数．对长度为L的传输线,传输两个频率信号时的相位差为由式(2)可知,若想实现大角度扫描,可通过增加天线工作带宽即增大(1/λg1-1/λg2)值或增加两单元间的传输线长度L．但大带宽的天线单元和馈电网络的设计均较为困难,甚至难以实现．因此频率扫描天线大角度扫描通常同时综合增加带宽和单元间的传输线长度两种办法来实现．本文在上述宽带微带天线单元设计的基础上,根据设计要求,参考公式[4]确定L,仿真并优化设计了一种紧凑高效的蛇形慢波线,并在输入、输出端设计了易于加工的宽带同轴波导变换．波导慢波线和宽带同轴波导变换的结构示意图和仿真结果如图3、4所示．从图4的仿真结果可以看出,在中心频率附近,驻波有较高点,其原因是在此频率点,慢波线的长度为导波波长的整数倍,反射叠加最强．完成Ku波段宽带微带天线单元和紧凑高效的波导慢波线仿真优化设计后,根据工程需要,设计了由40列垂直方向均匀加权的微带线阵构成的平面微带天线阵和实现方位面幅度加权的波导慢波线与微带线阵之间的电磁耦合馈电缝隙,结构示意图如图5、6所示．电磁耦合馈电缝隙的设计采用-25 dB Taylor幅度加权,根据理论与仿真计算,缝隙耦合度分布曲线如图7所示．根据理论设计和仿真优化的结果,加工并制作了一套Ku波段混合馈电的宽带高效频扫天线阵,对其进行了驻波和方向图性能测试,实物与测试结果见图8、图9、图10和图11．从图9、图10和图11的测试结果可以看出,设计加工的Ku波段混合馈电频扫天线阵,除中心频点外:端口驻波均小于1.5,方位面副瓣低于-20 dB,增益大于26.5 dB,效率大于35%,频扫描范围-40°～+40°．图9中,中心频率的测试驻波与仿真结果相比偏大,经分析原因有两点:一是加工制造偏差,二是设计时对制作天线的材料在Ku波段的特性认识不充分．该问题已在后继设计中予以改进,等待实测验证．为实现方位向大角度扫描并提高天馈系统的工作效率,综合考虑宽带微带天线单元和波导慢波线的设计,并采用电磁耦合馈电方式将两者结合起来,研制了一种Ku波段宽带高效频扫平面天线阵．在采用HFSS软件完成仿真设计的基础上,加工并测试了一套12×40规模的天线阵,测试结果表明该天线阵在工作频段内除中心频点外,驻波比优于1.5,波束扫描范围大于80°,副瓣电平优于-20 dB,增益大于26.5 dB,证明了本设计的有效性．该天线阵已用于实际工程项目中,并在低成本电扫雷达中有良好的应用前景．宋小弟(1974-),男,安徽人,2009年获西安交通大学电磁场与微波技术专业工学博士学位,现为中国电子科技集团公司第38研究所高级工程师,主要从事相控阵天线及微波系统设计．汪伟(1969-),男,安徽人,2005年获上海大学电磁场与微波技术专业工学博士学位,现为中国电子科技集团公司第38研究所研究员,已发表论文80余篇,申请专利十余项,获省部级科技奖两项．主要从事天线与微波系统研究．金谋平(1968-),男,安徽人,2000年获西安电子科技大学电磁场与微波技术专业工学博士学位,现为中国电子科技集团公司第38研究所研究员,主要研究领域为天线与微波工程系统设计．吴瑞荣(1978-),女,安徽人,硕士,现为中国电子科技集团公司第38研究所高级工程师,主要从事微波通信系统设计．【相关文献】[1] 王浩, 史小卫, 刘淑芳, 等.一种宽频高增益的Ku波段微带天线设计[J].微波学报, 2012,28(5): 44-47.WANG H, SHI X W, LIU S F, et al.Design of a broadband and high gain microstrip antenna at Ku band[J].Journal of microwaves, 2012, 28(5): 44-47.(in Chinese)[2] 位寅生, 许荣庆, 张宁.星载Ku波段雷达方案设计与性能分析[J].现代雷达, 2005, 27(9): 24-27. WEI Y S, XU R Q, ZHANG N.Scheme design and performance analysis of a spaceborne Ku-band radar system[J].Modern radar, 2005, 27(9): 24-27.(in Chinese)[3] HANSEN R C. Microwave scanning antennas[M]. Peninsula Publishing,1985.[4] 郭燕昌, 钱继曾, 黄富雄,等. 相控阵和频率扫描天线原理[M]. 北京: 国防工业出版社, 1978.[5] 葛悦禾. 频扫低副瓣波导窄边缝隙平面阵列天线的研究[J]. 雷达与对抗, 1997(2): 39-42.GE Y H. Study on frequency-scanning untitled edge slotted waveguide planar antenna array with low sidelobe[J].Radar and ECM,1997(2): 39-42.(in Chinese)[6] 黄彩华. 频扫天线慢波线的幅相误差对天线方向图影响的分析[J]. 雷达与对抗, 2000(7):27-32. HUANG C H. The effect of amplitude-phase errors of the frequency-scanning antenna S-shaped line on the antenna pattern[J]. Radar & EMC, 2000(7):27-32. (in Chinese)[7] 李斌, 赵交成, 李绪平. 频扫单脉冲天线技术研究[J]. 火控雷达技术, 2011 (1): 83-90.LI B, ZHAO J C, LI X P. Research on frequency scan monopulse antenna technology[J]. Fire control radar technology, 2011(1): 83-90.(in Chinese)[8] XU J F, HONG W, TANG H J. Half-mode substrate integrated waveguide(HMSIW) leaky-wave antenna for millimeter-wave applications [J]. IEEE antennas and wireless propagation letters, 2008, 7: 85-88.[9] HAMIDI E. Design, analysis and simulation of a C band frequency scanning slot-array antenna [C]//International Conference on Computer and Communication Engineering, Kuala Lumpur, May 11-12,2010. IEEE,2010: 1-5.DOI: 10.1109/ICCCE.2010.5556765.[10] RANZANI L, EHSAN N,Z. G-band frequency-scanned antenna arrays[C]//IEEE Antennas and propagation Society International Symposium, Toronto, July 11-17,2010. IEEE, 2010: 1-4.DOI: 10.1109/APS,2010.5561145.[11] 吴薇薇, 尹家贤, 袁乃昌. X波段微带天线阵的新型高效馈电方式研究[J]. 电波科学学报, 2007, 22(5): 785-789.WU W W, YIN J X, YUAN N C. Study of a novel and high efficient feed method for X-band microstrip patch arrays[J]. Chinese journal of radio science, 2007, 22(5): 785-789. (in Chinese)[12] 陈振宁, 梁仙灵, 叶声, 等. 一种新型Ku频段宽带高增益双极化微带天线阵列[J].电波科学学报,2011, 26(4): 661-665.CHEN Z N, LIANG X L, YE S, et al. A novel dual-polarization microstrip antenna array with wideband and high gain in Ku band [J].Chinese journal of radio science, 2011, 26(4): 661-665. (in Chinese)[13] 卢晓鹏, 张玉梅, 李昂. 非辐射边馈电的宽带双层微带贴片天线[J].雷达科学与技术, 2011, 9(5): 479-483.LU X P, ZHANG Y M, LI A. A wideband double-layer rectangular microstrip antenna fed by microstrip line along non-radiating edge[J].Radar science and technology, 2011, 9(5): 479-483. (in Chinese)。

一种ka频段相控阵天线近年来，随着通信技术的不断发展，相控阵天线作为一种重要的天线技术，被广泛应用于卫星通信、雷达、无线通信等领域。

在这些应用中，ka频段相控阵天线因其高频率、高速率和高带宽等特点，成为了研究的热点之一。

本文将介绍一种ka频段相控阵天线的设计和实现。

一、ka频段相控阵天线的基本原理相控阵天线是一种由多个天线单元组成的天线阵列，通过控制每个天线单元的相位和振幅，实现对天线阵列的辐射方向和波束宽度的控制。

ka频段相控阵天线的工作频率在26.5GHz至40GHz之间，具有高频率、高速率和高带宽等特点，因此在卫星通信、雷达、无线通信等领域有着广泛的应用。

二、ka频段相控阵天线的设计和实现本文设计的ka频段相控阵天线由16个天线单元组成，每个天线单元由一个微带天线和一个相位调节器组成。

微带天线采用圆形贴片天线，具有小尺寸、低成本、易制造等优点。

相位调节器采用PIN二极管，通过改变二极管的偏置电压，实现对天线单元的相位控制。

在实现相控阵的过程中，需要对每个天线单元的相位进行精确的控制。

为了实现这一目标，本文采用了一种基于DSP的相位控制方法。

具体来说，通过DSP芯片对每个天线单元的相位进行数字控制，实现对天线阵列的辐射方向和波束宽度的控制。

三、ka频段相控阵天线的性能测试为了验证本文设计的ka频段相控阵天线的性能，我们进行了一系列的实验。

实验结果表明，本文设计的相控阵天线具有较好的辐射特性和波束宽度控制能力。

在26.5GHz至40GHz的频段内，天线阵列的增益达到了20dB以上，波束宽度可控制在2度以内。

四、结论本文介绍了一种ka频段相控阵天线的设计和实现。

通过采用微带天线和PIN二极管相位调节器，实现了对天线阵列的相位控制。

同时，通过基于DSP的相位控制方法，实现了对天线阵列的辐射方向和波束宽度的精确控制。

实验结果表明，本文设计的相控阵天线具有较好的性能和应用前景。

Ku波段高增益平面天线阵列设计
叶声;金荣洪;耿军平;杨光;郑咏松
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2009(0)7
【摘要】介绍了一种Ku波段宽带高增益印刷天线的单元结构及其阵列设计方法.
该天线单元由双层介质板构成,两板相距约1/4工作波长,由同轴线相连接,能有效减小天线单元的面积并改善天线的阻抗带宽、增益和前后比等.在单元基础上加工的64元阵列天线的测试结果表明了设计的有效性.该天线在卫星通信、微波中继通信、WPAN等领域具有潜在的应用价值.
【总页数】4页(P1137-1139)
【关键词】卫星通信;阵列天线;Ku波段;高增益
【作者】叶声;金荣洪;耿军平;杨光;郑咏松
【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院;杭州文化广播电视集团
【正文语种】中文
【中图分类】TN828
【相关文献】
1.Ku波段高增益圆极化宽带微带阵列天线设计 [J], 汪江宇;唐涛;何胜;邓彪
2.小口径高增益Ku波段平面天线 [J], 李鹏程
3.一种Ku波段高增益双频双极化微带天线的设计 [J], 付勇;尹治平;吕国强;
4.Ku波段低副瓣高增益微带阵列天线设计 [J], 戴欣华;姚金杰;苏新彦;江润东;王瑞
瑞;王晓东
5.小口径高增益Ku波段平面天线 [J], 李鹏程
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Ku频段变极化两维相控阵天线设计
王海花;杨则南;沈泉
【期刊名称】《空间电子技术》
【年(卷),期】2017(14)6
【摘要】设计了一种高效率可变极化低剖面的相控阵天线,阵元采用双圆极化平面偶极子天线实现辐射,并通过控制各单元左旋与右旋端口相位,实现任意方向线极化辐射.经仿真验证,工作频率在11.5~14.5 GHz频段范围内,阵面为16×16阵元在零指向增益大于29 dB,扫描± 45°范围内扫描无盲点,并保持良好的圆极化特性以合成准确的任意方向线极化.该天线具有剖面低、成本低、质量轻等优点,可广泛应用于动中通系统中.
【总页数】4页(P71-74)
【作者】王海花;杨则南;沈泉
【作者单位】中国电子科技集团公司第39研究所,西安 710065;中国电子科技集团公司第39研究所,西安 710065;中国电子科技集团公司第39研究所,西安 710065【正文语种】中文
【中图分类】V474
【相关文献】
1.X/Ku双频段微带天线设计 [J], 吕金榜;刘亚亮;兰栋
2.Ku频段双极化缝隙耦合微带天线设计 [J], 李琳;万继响
3.Ka频段双圆极化相控阵天线设计 [J], 柏艳英
4.用于Ku频段低速卫星通信的阵列天线设计 [J], 徐永杰;高时汉
5.Ku频段全金属圆极化平板天线设计 [J], 吴守天;郑治;郑雨阳
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Ku 波段一体化开口脊波导阵列天线詹珍贤【摘要】A Ku-band open ridged waveguide antenna array integrated with self-calibration channel is de-signed.The antenna element is fed by a coaxial connector and coaxial-waveguide converted by a gradual ridge transition.Its sectional size is reduced to achieve wide scanning ability in two directions.A coupling slot is set on the underside of the open waveguide to form a self-calibration channel between the open ridged waveguide antenna cell and the calibration waveguide.The feeding connectors are off-center set so that one calibration waveguide can couple two adjacent rows of antenna elements.An antenna array of 8×8 elements is designed and fabricated.The measured results show that the relative bandwidth of VSWR smaller than 2 is 14%.The measured patterns show that the scanning angles are ± 60° in azimuth and elevation directions. The gain of the antenna is about 21.8 dB and the radiation efficiency is81.7%.This antenna has many ad-vantages such as wide band,two-direction wide scanning,compact structure,integrated design and especially the self-calibration of the phased array antenna with small space.%设计了一种集成内校正通道的 Ku 波段一体化开口脊波导阵列天线,由底部的同轴连接器馈电,经渐变阶梯状的过渡匹配段同轴波导变换,并压缩波导截面尺寸以实现宽带二维宽扫性能。

常用卫星通信天线简介天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。

地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。

反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。

下文对一些常用的天线作简单介绍。

1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。

发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。

由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。

接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。

缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。

主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。

从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。

由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。

对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。

修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。

目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

天线设计方案引言天线是无线通信系统中至关重要的组成部分，其功能是将无线信号转化为电磁波在空间中传播，并从接收端接收到的电磁波转换为电信号。

天线的设计方案关系到系统的通信性能，因此在无线通信系统中，天线设计是一个非常重要的环节。

本文将以天线设计为主题，结合目前的通信技术趋势，介绍不同类型的天线设计方案，并对其特点和应用进行分析。

1. 基本天线结构大多数基本天线结构由导体构成，其中导体的形状和尺寸决定了天线的特性。

以下是常见的基本天线结构：1.1 线性极化天线线性极化天线是最为常见的天线类型之一，其导体通常采用直线或折线形状。

根据导体的形状和长度不同，线性极化天线可以分为多种类型，如单极子天线、偶极子天线、带状天线等。

线性极化天线适用于广泛的应用场景，包括无线通信、广播、雷达等。

1.2 圆极化天线相对于线性极化天线，圆极化天线的导体形状更加复杂。

它常常被用于需要具有正交极化和相位差的应用，例如卫星通信、雷达系统等。

圆极化天线的设计更为复杂，通常需要采用螺旋线或抛物面等结构来实现。

1.3 阵列天线阵列天线由多个天线单元组成，这些天线单元可以以线性或者二维阵列的形式排列。

阵列天线的优点是具有较高的增益和直向性。

阵列天线适用于无线通信系统中的基站天线、雷达和卫星通信等应用场景。

2. 天线设计方案根据不同的应用需求和通信技术，天线设计方案可以分为以下几类：2.1 宽频带天线设计宽频带天线设计目标是在一定频率范围内保持较好的性能。

在宽频带天线设计中，常常采用带状天线、双折线天线或补偿型天线等结构。

宽频带天线设计广泛应用于无线通信系统中，能够满足高速数据传输和多频段通信需求。

2.2 小型化天线设计随着无线通信设备的普及和模块化技术的发展，对天线的小型化需求越来越迫切。

小型化天线设计方案主要通过改变天线结构和采用新材料等方式来实现。

小型化天线设计适用于无线耳机、智能手表和移动设备等小型无线通信设备。

2.3 多频段天线设计多频段天线设计方案主要用于能够在多个频段上工作的设备，如多模移动通信终端。

Ku波段双极化宽带阵列天线朱莹;姜兴【摘要】在Ku波段的微带阵列天线贴片单元基础上,进行了低旁瓣阵列的设计.设计了切比雪夫阵列、切比雪夫分布与等幅分布综合的16×16阵列,利用CST软件对这些阵列进行仿真.通过比较仿真结果,选择旁瓣电平较低的切比雪夫分布与等幅分布综合的16×16阵列进行加权处理.结果表明,权值为0.9、阵元间距为0.7λ的16×16切比雪夫分布与等幅分布综合阵列,旁瓣电平小于-26 dB,阵元电流相差较小,达到了性能指标要求.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2008(028)004【总页数】4页(P572-575)【关键词】微带天线;旁瓣电平;等幅分布;切比雪夫分布;综合阵列【作者】朱莹;姜兴【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院,广西,桂林,541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TN82微带天线具有剖面低、体积小、重量轻，便于与有源器件集成，较易实现多频段工作等优点，易满足小型化移动通信的要求。

利用微带单元贴片天线的这些优点，进行了低旁瓣阵列的设计。

本文通过采用低旁瓣技术，设计工作在Ku波段、频率为12～14 GHz、旁瓣电平小于-26 dB的低旁瓣双极化天线阵，并利用仿真软件CST进行仿真优化，使其达到低旁瓣性能，并在满足旁瓣电平要求的前提下，通过加权处理的方式减小阵元激励电流。

1 阵列天线单元结构组成阵列的叠层宽带微带天线单元结构如图 1所示。

本天线采用双层贴片结构，两块单元贴片分别为馈电元和寄生元。

本天线为双极化天线，而正方形微带贴片具有较好的正交极化辐射特性且易于制造，因此选择它来作为辐射贴片单元[1-2]。

阵列单元1、2端口驻波比均小于2,达到了性能指标中的要求。

2 设计16×16阵列2.1 切比雪夫分布阵列阵元电流分布计算性能指标中要求旁瓣电平为-26 dB ，因此先利用切比雪夫Dolph 变换设计一个16元边射阵[3-5]:图1 天线单元结构图Fig.1 Structure of antenna unitF(ω)=ω15+0.85ω14+1.16ω13+1.46ω12+1.73ω11+1.96ω10+2.14ω9+2.22ω8+2.22ω7+1.96ω5+1.73ω4+1.46ω3+1.16ω2+0.85ω+1。

Ka频段双波束平板卫通相控阵天线设计目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 研究内容与方法 (3)1.3 文档结构概述 (4)2. Ka频段双波束平板卫通相控阵天线设计基础 (5)2.1 Ka频段特性分析 (6)2.2 双波束原理介绍 (8)2.3 平板卫通相控阵天线基础 (8)3. 设计要求与指标 (10)3.1 设计目标设定 (10)3.2 关键性能指标要求 (12)3.3 性能指标设计方法 (12)4. 天线总体设计 (13)4.1 设计流程概述 (14)4.2 结构布局与材料选择 (15)4.3 电气连接与布线设计 (16)5. 双波束形成网络设计 (18)5.1 阵元设计与配置 (19)5.2 阵列形式选择与优化 (20)5.3 耦合与馈电网络设计 (22)6. 板体结构设计与优化 (23)6.1 板体材料选择与厚度确定 (23)6.2 结构尺寸优化方法 (25)6.3 散热设计考虑 (26)7. 防腐蚀与防护措施 (28)7.1 防腐蚀材料选用 (29)7.2 防护措施规划 (30)7.3 工程实施与验收标准 (31)8. 测试与验证 (32)8.1 测试设备与方法介绍 (33)8.2 关键性能指标测试方案 (33)8.3 测试结果分析与优化建议 (34)9. 结论与展望 (36)9.1 设计总结 (36)9.2 不足之处与改进方向 (38)9.3 未来发展趋势预测 (39)1. 内容综述频段特性分析：深入剖析频段的频谱资源、传输特性以及面临的技术挑战，为后续天线设计提供理论基础。

双波束设计原理：探讨双波束天线的结构设计、波束形成机制以及波束切换技术，确保天线能够在不同方向上实现高效通信。

平板卫通相控阵技术：介绍平板相控阵天线的优势、关键技术及其与卫星通信系统的融合方式，阐述如何通过相控阵技术实现天线的智能化和灵活性。

天线性能优化策略：针对频段双波束平板卫通相控阵天线的关键性能参数，提出优化设计方案，确保天线在各种环境下的性能稳定。