课件ppt第三章要点资料.ppt

《课件ppt第三章要点资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课件ppt第三章要点资料.ppt（95页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课件ppt第三章要点n小尺寸n高增益n波束窄毫米波天线概述3.1天线引言通信系统的窗口收发最前端天线效率设为50%2n左边是发射（接收）电路n右边是信道n上面是各种先进技术（纳米天线）n下面是材料（纳米、左手材料等）ByDr.陈志宁，IEEEFellow毫米波天线概述续13.1天线引言以系统的观念看天线：因此，天线的设计可以在考虑上述各个方面的情况下，进行综合设计。例如滤波、天线共设计3n面天线：抛物面、卡赛格伦、网状、微带n线天线：耦极子、鞭状、八木n其他天线：喇叭、透镜、缝隙n新型技术：共形天线、赋形天线、频段公用智能天线、数字波束形成等、等离子天线毫米波天线概述续23.1天线引言请列举天

2、线形式！4n方向图n波瓣宽度与副瓣n方向系数与增益n输入阻抗n带宽n有效面积n天线噪声温度天线基本特性3.2天线基础5天线基本特性续13.2天线基础天线辐射场：n近区场复杂，需要场分析或路分析n远区场为球面波，传播方向为n信号能量按照衰减电磁场基本方程（Maxwell方程）边界条件n需要熟悉球坐标场表达式6n方向图：归一化场强n有相互垂直的E面和H面方向图天线电气参数3.2天线基础图3-4天线方向图（直角坐标表示）左右某种程度对称7n方向系数与增益nn辐射效率n理想偶极天线增益为1.76dB（1.5）3.2天线基础波束立体角经验公式天线电气参数续18极化n线极化n垂直极化VVn水平极化HHn圆

3、/椭圆极化n左旋圆极化n右旋圆极化n极化复用n交叉极化要低n极化失配3.2天线基础天线电气参数续29圆极化特性n圆/椭圆极化波均可分解为两个相互正交的线极化波。n当两正交线极化波振幅相等，相位相差90时，则合成圆极化波；n振幅不等时，合成椭圆极化波。圆极化产生n合成产生：可由两个正交的线极化电场合成n直接产生：螺旋天线产生圆极化波，电磁波的旋转方向与螺旋线的绕向一致3.2天线基础天线电气参数续310n输入阻抗n重要参数，通常以VSWR测量确定该阻抗。n包括电阻和电抗、需要匹配电路n接收天线的阻抗近似为接收机的输入阻抗。n带宽n1dB带宽，3dB带宽等。n有效面积n遮挡、倾斜等均会影响有效面积。

4、3.2天线基础天线电气参数续411n天线噪声温度n接收噪声功率n传输效率3.2天线基础2900K馈线损耗n追求最佳G/T值而不是最大增益，是现代卫星通信地面站的设计原则是某接收方向上的亮温，是实际亮温的加权平均，也称天线截获的外界噪声的等效噪声温度n传输系统品质因素：定义为增益和噪声温度之比天线电气参数续512n通信传输系统的方程n工程上用dB表示如下通信基本传输方程3.2天线基础自由空间损耗若f用GHz表示，则92.4413最小可检测信号电平3.2天线基础14通信链路计算举例（p116）3.2天线基础一星上接收系统，f30.0GHz（频带中心），接收天线口径尺寸D1.0m，天线效率0.6，馈

5、线损耗因子LF1.5dB，接收机噪声系数NF3.4dB，天线噪声温度Ta290K，环境温度To290K；地球站位于卫星接收天线3dB覆盖边缘，其最大发射功率为PT20W，EIRP66dBW，星-地典型斜路径长度39500km，不考虑大气吸收损耗和天线指向损耗试求出卫星接收天线的G/T值和所接收的信号功率大小。15通信链路计算举例（p116）续13.2天线基础波长0.01m卫星接收天线增益接收机的等效噪声温度 TR=(NF-1)T0=(10NF/10-1)T0=(103.4/10-1)x290344.5KTA=Ta/LF+(1-1/LF)T0=290/101.5/10+(1-1/101.5/10

6、)x290=290KTS=TA+TR=344.5K+290K634.5K=28.0dBK系统的G/T值为：G/T=Gr-TS=19.7dB/K折合到LNA输入端：(G/T)=G/T-1.5=18.2dB/K16通信链路计算举例（p116）续23.2天线基础地球站最大发射功率PT20W=13dBWEIRP=GTPTEIRP=GT+PT=66dBW所以：GT=66-13=53dB由于地球站位于卫星接收天线3dB覆盖边缘，所以，实际接收功率为：Pr=-102.2dBW-3=-105.2dBW=3.02x10-11WPr=13+53+47.7-20lg(39500)-20lg(30000)-32.44

7、66+47.7-91.6-91.9-32.4-102.2dBW17口面天线基本原理3.3喇叭天线图3.6惠更斯原理示意图口面绕射理论分析惠更斯原理n 波前上的每一点都可以看作是次级波源n 这些次级波源辐射球面波n 其包络又在传播方向上叠加形成新的波前。n 菲涅尔（Fresnel）指出，这些次级波源产生的场强是按相位叠加的。183.3喇叭天线口面天线基本原理续1等效性原理分析n 对于任何场源，都可用一封闭面将它包围起来；n 只要确定了该封闭面上的表面场分布Es和Hs，就能用等效电流源和磁流源求出封闭面外部空间的辐射场。等效原理在分析电磁场绕射和散射时非常有用，可据此推导计算口径面天线辐射场的绕射

8、积分公式。等效性原理示意图19喇叭天线3.3喇叭天线n口面场相位不均匀引起效率下降n扇型喇叭效率一般为0.64n角锥喇叭效率一般为0.51n相位中心20喇叭天线口面与增益3.3喇叭天线21双模圆锥喇叭与口面场分布3.3喇叭天线n作为天线时，一般用主模TE11n作为初级馈源时，场要均匀，一般用混合模TE11TM11。22抛物面天线的几何关系3.3反射面天线n单反射面n抛物面n平行波束输出n遮挡有影响n口面效率0.623卡塞格伦天线3.3反射面天线n两个反射面，设计灵活n馈源馈线短，便于调整n馈电网络组合，可实现多波束或赋形波束n交叉极化小，适于双频段共用n有支架遮挡，大口面时影响才小24偏置反射

9、面天线3.3反射面天线抛物面F馈源(a)偏置抛物反射面天线主反射面FF副反射面(b)偏置卡塞格伦天线馈源n单面、双面等多种形式n去遮挡、馈源与发射面高度隔离n初级馈源口面可以增大，有利于改善初级馈源辐射方向图n交叉极化大，不利于复用25偏置反射面天线3.3反射面天线表3-1反射面天线类型及其性能比较天线类型天线类型效效率率第一旁瓣第一旁瓣（dB）其他旁其他旁瓣瓣设计加工的难设计加工的难易程度及结构易程度及结构合理性合理性前馈抛物面前馈抛物面天线天线变形卡塞格伦变形卡塞格伦天线天线偏置反射面偏置反射面天线天线0.600.650.700.750.700.78-20-23-17-19-30好好较好较

10、好好好好好一般一般差差26赋形天线3.3反射面天线赋形天线方向图n达到一定区域的匹配覆盖n可改善不同波束之间的空间物理隔离，便于卫星通信n一般需要多馈源调整n需波束形成馈电网络27组合馈源产生的多个子波束3.3反射面天线28地面站和卫星天线的技术要求ITUR关于卫星通信天线的建议地球站天线地球站天线nS.465-5：协调和干扰估算模型nS.731：交叉极化协调和干扰估算模型nS.58-5：GEO卫星地球站天线辐射方向图卫星天线卫星天线nS.672-2：GEO卫星固定业务天线方向图既要通信有效、又要干扰受限3.3反射面天线29多波束天线n有效的极化和空间隔离n细分服务区域，提高服务质量、提高EI

11、RPn自适应调零，降低干扰n自适应重建，适应移动区域服务（空间计划）n地面站多波束接收天线（多任务、多卫星）3.3反射面天线30ACTS快跳多波束天线3.3反射面天线31表3-2各种卫星通信业务对MBA的功能、特性要求系统类型系统类型业务种类业务种类对对MBA的功能、特性要求的功能、特性要求固定业务卫星通信（C/Ku/Ka）大容量通信VSAT通信设置灵活的线路增益高波束隔离度高（低副瓣、低交叉极化、低相交电平）波束赋形、波束重构广播电视卫星通信（Ku）区域广播增加通道高波束相交电平低副瓣（-30dB以下）低交叉极化（主轴方向-40dB以下）赋形波束和全国广播波束共存移动业务卫星通信（UHF/L

12、/S/X/Ka）海事移动卫星业务航空移动卫星业务陆地移动卫星业务卫星数据中继增益高、多波束高相交电平波束可控、波束重构展开天线3.3反射面天线32表3-3三种类型多波束天线的比较天线型式天线型式优优点点缺缺点点多波束反射面天线结构简单重量轻设计成熟需采用偏置结构以避免馈源阵列的遮挡宽角扫描性能差多波束透镜天线不存在馈源阵列的遮挡良好的宽角扫描性能设计的自由度大存在表面失配和介质损耗比反射面天线结构复杂工作频率较低时质量重、体积大多波束阵列天线在辐射单元级实现功率放大后合成输出没有泄漏损失无口径遮挡波束间隔容易控制存在波束形成网络损耗频带窄结构复杂成本高3.3反射面天线33多波束反射面天线的基本

13、结构n简单型：波束喇叭一一对应n复合型：喇叭组合、波束形成网络控制3.3反射面天线34图3.20利用多层介质滤波器（反射和透射）的双频段共用天线3.3反射面天线35图3.21利用同轴喇叭多频段馈源共用天线3.3反射面天线36图3.22利用集束波导的三频段共用接收天线3.3反射面天线37透镜天线3.3透镜天线n可用几何光学的两个基本原理描述n波束光程相等原理n折射与透射原理n用透镜修正了边缘的相位差，效率可提高到70以上38透镜天线实测方向图8mm波段口径80mm低副瓣天线3.3透镜天线39Rotman透镜天线阵列天线波前输出端口波束端口聚焦区Bootlace透镜区n利用不同的波束端口，可实现一

14、定范围的扫描n多波束、恒定波束宽度n宽带天线，可达倍频程3.3透镜天线40微带天线优点：n剖面低、体积小、重量轻；n平面结构，可与导弹、卫星等表面共形；n馈电网络可与天线结构一起制成，适合于采用成本较低的照相蚀刻技术生产；n能够与有源器件和电路在基片上集成为单片器件；n便于获得圆极化，容易实现双频段、双极化等。微带天线3.4微带天线41微带天线的主要限制有：n频带较窄，微带天线的工作带宽一般不超过7；n导体损耗、介质损耗和表面波导致辐射效率降低和方向图畸变；n公差要求较高、功率容量较小；n仅适于毫米波低端频率n介质基片材料对天线电性能影响较大n等等。微带天线续13.4微带天线42微带天线基本类

15、型3.4微带天线43阵列馈电：阵列馈电：串连/并联两种方式微带天线分析方法分析方法：分析方法：n传输线模型基本方法(传统方法)n基于谐振的腔体模型n直观，但未考虑垂直于基片的场变化，表面损耗效应等n严格解n是基于Green并矢函数的积分方程法。设计无穷远积分，可能有收敛问题。3.4微带天线44微带天线辐射特性：半波长谐振子馈电端激励起电场（Z向），辐射集中在接地板上方3.4微带天线45微带天线方向图一般表达式3.4微带天线（E面，）（H面，）46新型结构微带天线窗孔耦合馈电结构示意图多层馈电结构：隔直、保证带宽同时克服馈电寄生辐射辐射单元与馈电单元不在同一平面上，属于非接触式馈电3.4微带天线

16、47宽带多频段微带天线频带窄主要受输入阻抗带宽的限制；根本原因是在于微带天线的谐振特性（等效为一个高值的并联谐振电路）。n频带展宽的基本途径是降低等效谐振电路Q值。n目前解决带宽问题的主要方法有：改变贴片的形状、介质厚度或介电常数；附加寄生贴片单元；采用多层耦合结构；利用变容管改变贴片边缘辐射的电感和电容；采用具有固有宽带特性的螺旋形或蝶结形贴片单元等。n工作频带的展宽往往是以体积的增大和效率的降低为代价。n 卫星通信系统等要求天线能够双频或多频段圆极化工作。微带天线实现双频或多频段工作的基本方法：n 多片法：利用谐振频率不同的多个贴片来工作n 单片法：采用一个贴片，而利用具有不同谐振频率的模

17、式同时工作3.4微带天线48微带阵列天线n微带辐射单元一般是低增益、低辐射效率、窄带和宽波束特性。n为满足通信和雷达系统中高增益、窄波束的使用要求，通常需要采用大量辐射单元组成微带阵列天线。n目前技术，采用适当的方法可在100GHz时保持微带贴片阵列具有很高的增益、良好的方向图以及合理的效率。n微带阵列天线的优点之一是，馈电网络和辐射单元可以印制在同一张电路板上。n而相位扫描微带阵列天线还可以利用MMIC技术来进行制造。n 微带阵列天线的形式和结构：多种多样，如微带贴片阵列天线、微带振子阵列天线以及串馈、并馈、扫描和极化捷变微带阵列天线等3.4微带天线49微带阵列天线串馈和并馈串馈：n长度短、

18、损耗小n设计复杂、互相牵连并馈：n冗余多、损耗大n设计简单复杂、大型阵列中一般采用串馈和并馈结合方式3.4微带天线50单片集成相控阵天线图3-31单片集成相控阵天线结构3.4微带天线51等幅同相激励微带阵列天线n阻抗匹配问题3.4微带天线52阵列微带天线n设计举例N4n为例n设计f=30GHz，r=2.2阵元数为N、阵元间距为d=0.8的微带阵列天线增益为N16642561024G(=0.5)64.32257.31029.14116.5GdB18.124.130.136.1N过大时，互耦严重，效率降低，到303.4微带天线53相控阵天线发展3.5相控阵天线n微波频段相对成熟n毫米波固态电路、计

19、算机及数字信号处理技术发展促成n相控阵天线技术在通信领域受到广泛重视，并得到了迅速发展。n相控阵天线可以使卫星或者地面通信系统“动中通”，波束快速扫描，控制贯量很小，星上控制易。n相控阵天线技术已是近年来通信卫星有效载荷中发展很快的一项关键技术。n大、中、小卫星，采用直接辐射的相控阵天线或者馈源阵列采用相控的反射面天线可以极大改善卫星系统波束覆盖的灵活性，由此将带来整个卫星系统性能的全面提升。54相控阵天线原理3.5相控阵天线阵列天线与方向图乘积定理：n 如果直线阵中各天线单元具有相同的型式，且方向图基本一致，则阵列天线的方向图等于单天线方向图与阵列因子的乘积阵列因子单个天线的方向图n阵列因子

20、仅仅与阵元个数、间距、激励电流的幅度和相位有关，可假想为各向同性辐射单元组成的阵列的方向图55相控阵天线原理续13.5相控阵天线阵列因子单个天线的方向图假定各单元方向图相同，对于N元等间距线阵，56等幅激励等间距线性相控阵天线3.5相控阵天线 d移相器通过移相器，令，最大指向在0方向，调节可波束扫描。相控阵天线波束扫描573.5相控阵天线波束指向函数与最大方向最大指向在B方向，调节可波束扫描。相控阵天线波束扫描续1583.5相控阵天线波瓣宽度可见，波瓣宽度不但与N有关，还与B有关，最大指向越偏离法向，宽度越宽。相控阵天线波束扫描续2593.5相控阵天线天线增益最大指向B越偏离法向，增益越低。相

21、控阵天线波束扫描续3603.5相控阵天线波瓣零点和副瓣电平第一副瓣-13.4dB，第二副瓣-17.9dB相控阵天线波束扫描续4第n个副瓣电平为，61相控阵天线波束扫描续53.5相控阵天线可以分别求出n波束指向：可连续控制，也可数控步进n波瓣宽度：偏离正前方越多，波瓣越宽n增益：越靠近正前方，增益越高n波瓣零点和副瓣电平n呈现出一定的周期变化n波束扫面导致栅瓣与天线最大单元距离的限制n一般情况下，距离大于波长时，可能出现栅瓣。62相控阵天线波束扫描续63.5相控阵天线示例1、四元阵列天线的波束四元阵列天线合成波束随各单元依次馈电相位差变化形成扫描63平面相控阵天线3.5相控阵天线n 面阵天线可进

22、行二维波束扫描n 面阵天线的分析，可以应用与线阵类似的方法。n 等幅激励条件下，平面相控阵天线方向图可看成是两个正交线阵方向图的乘积。n 若为了获得低副瓣电平，平面阵列需要采用幅度渐变。单个平面相控阵天线的波束扫描范围一般不超过50。为了使波束扫描范围扩展，需要配置多个平面相控阵天线。643.5相控阵天线准光学空间馈电方式65强制馈电方式的馈电网络结构3.5相控阵天线n幅度、相位控制n串馈、并馈结合66相控阵天线的互耦问题3.5相控阵天线n互耦普遍存在，边缘辐射效应，产生互耦n毫米波段互耦更为严重n单元所处位置影响互耦程度n互耦影响阻抗，导致匹配下降n分析方法主要有阻抗分析法互耦影响n引起激励

23、电流变化n引起单元反射增加n产生盲点、凹陷或零点67相控阵天线的互耦问题分析3.5相控阵天线阻抗法：将阵列中各天线单元之间的关系视为多端口耦合网络。对于一个N单元的相控阵天线，可以通过一个N阶的阻抗矩阵Z来表征天线单元的激励电流与馈电网络所提供的电压之间的关系，即激励电流发生变化理想情况68相控阵天线的互耦问题分析续13.5相控阵天线阻抗变化，引起反射变化，通常造成更大的失配，使得反射增加。场强如下：互耦项的存在，一般使得反射增加式中，Cki 反应第i 个单元对第k 个单元反射的影响，与天线形式、阵元形式、间距、扫描等有关。69相控阵天线的互耦问题分析续23.5相控阵天线n互耦产生“盲点”现象

24、n天线单元的增益与反射系数有关n由于互耦，当天线波束扫描至某一方向时（如接近栅瓣的方向），可能会出现最大反射点，反射系数接近1。n导致加在天线单元上的激励信号几乎全部被反射回来，从而使得在这一方向上的天线单元方向图出现一个很深的凹口，甚至零点。n与此相应，整个阵列的增益将急剧下降。这一现象称为“盲点”，这时的波束指向也称为“盲角”。70图3.38Butler多波束形成网络（BFN）88网络。当信号由Butler矩阵不同的端口输入时，可以形成对应于8个不同指向的波束。3.5相控阵天线相控阵天线的新进展多波束相控阵71图3.39有源相控阵天线3.5相控阵天线T/R组件模拟或数字波束形成网络（a）有

25、源相控阵T/R组件T/R组件(b)T/R组件n每一路T/R组件均包含HPA和LNA，并通过双工器分开72n有源相控阵天线：n多个T/R组建实现，降低损耗，提高灵敏度，可由馈电网络在射频实现，也可通过数字处理实现数字波束成形。天线新技术3.5相控阵天线73有源集成天线阵列3.5相控阵天线743.5相控阵天线相控阵天线的新进展 DBFn相控阵天线的波束形成通常是在射频完成的。不易改动。n要形成的波束数目较多时，硬件实现复杂，且难以调整。n近二十年来，有源相控阵天线技术迅速发展，数字波束成形（DBF）受到了广泛关注。n与模拟波束形成网络相比，数字波束形成网络具有不漂移、不老化、工作可靠、可自检、可编

26、程等优点。n由于有可能保存天线单元上的全部有用信息，DBF几乎包括了对天线单元数字化信号的任何空间域处理。753.5相控阵天线相控阵天线的新进展 DBF续1n 具有快速、灵活的自适应零点控制，消除或补偿由多路接收或发射通道所引起的幅度/相位误差，以及实现超分辨率和超低副瓣等优越性能。n数字波束形成（DBF）技术可以应用于接收/发射模式n接收模式过程举例：nDBF网络首先将阵列各天线单元的接收信号变换成基带信号；n在DSP中对来自各天线单元的基带信号进行幅度和相位加权等处理；n实现所要求的波束指向和波束形状控制以及多波束形成。763.5相控阵天线相控阵天线的新进展 DBF续2n工程实践表明，DB

27、F可以大大增强相控阵天线的灵活性和自适应能力。nDBF应用的主要限制：系统的复杂性和实时性。nDBF通常分为单元空间波束形成和波束空间波束形成两种不同的处理结构。n我们将讨论地面或卫星通信系统中数字波束形成网络的基本特点。773.5相控阵天线单元空间波束形成在单元空间单元空间实现波束形成：n 将阵列中各天线单元输出的数字信号与一组加权系数直接进行加权求和运算，以在特定方向形成波束。n 通过设定合适的加权系数，可以实现波束指向调整、零点控制和波束赋形等功能。783.5相控阵天线波束空间波束形成在波束空间波束空间实现波束形成：n 是指阵列天线单元的输出信号先经过一个多波束形成网络产生一组相互正交的

28、波束，n 然后每个波束的输出再经加权合成得到所希望的输出。n 通过波束形成网络进行波束空间的预选择，可以大大降低自适应阵列系统的实现复杂程度。79图右：常规馈线网络图下：光控馈电电路3.5相控阵天线相控阵天线的新进展光电子技术应用微波单元微波馈线微波单元已调微波幅相信息的光纤馈线80天线的自适应特性：n 是指天线具有自动调整自身工作参数适应周围环境变化的能力。n 某些方向加强n 某些方向置零n 自适应天线或称自适应阵列通常是一个以阵列天线为基础构成的多通道信号处理系统。n考虑：单单元天线可否自适应？自适应天线3.6自适应天线81自适应天线的组成：n 阵列天线 波束形成网络 自适应处理器n 波束

29、形成网络对阵列各天线单元的多通道接收信号进行复（幅度和相位）加权求和处理，形成所需要的方向图，并实现对阵列天线波束指向以及零点位置的控制。n 不同于相控阵天线的预先确定性矢量加权以形成扫描波束或多波束；n 自适应波束形成器的加权矢量需要在一定的优化准则下随时间进行更新。n自适应处理器就是用来对波束形成网络的复加权系数进行实时调整。可划分为信号处理器和自适应算法控制器两部分。自适应天线基本原理3.6自适应天线82n智能天线自适应天线n数字波束n信号处理正向、逆向自适应天线示意图3.6自适应天线83算法对于自适应天线性能有决定性影响。n在最优波束形成技术中，自适应算法通常是：n根据一定的性能准则，

30、获得波束形成器的最佳权矢量，即使性能测度函数（或称为代价函数）为最小的一组加权系数。n多种优化算法可被采用。n自适应天线用于抑制干扰时，其核心问题是：n如何在存在干扰/噪声的环境下改善有用信号的接收性能。n例如将波束零点指向强干扰处自适应波束形成算法3.6自适应天线84自适应波束形成计算简例3.6自适应天线两个全向天线单元组成自适应接收阵列。阵元间距：一载率为f0的窄带信号s(t)，入射方向：同频的干扰信号i(t)，入射方向：如何调整加权系数w1、w2，才能使有用信号无失真输出，而干扰无输出（被抑制掉）？可求出加权系数85自适应天线的性能分为暂态和稳态两方面n 暂态性能n 指自适应阵列在信号环

31、境变化后达到成功调整参数所需时间。n 与自适应算法的收敛速率直接有关。n稳态性能n指自适应天线在经过自适应调整过程后达到稳定状态时的性能n一般采用最小均方误差(MMSE)、最大信噪比(MSNR)、线性约束最小方差(LCMV)、最大似然(ML)和最小噪声方差(MV)等性能测度来表征。自适应波束形成算法3.6自适应天线86表36自适应波束形成算法的比较LMS最小均方最小均方SMI采样矩阵求逆采样矩阵求逆RLS递推最小二乘递推最小二乘基基本本原原理理最陡下降，梯度估计，闭环结构阵列协方差矩阵的直接估计，开环结构类似Kalman滤波的数据加权，闭环结构暂暂态态响响应应特特性性对于大量应用，其失调与收敛

32、速率的折衷是可以接受的达到满意的失调与收敛速率折衷条件下的最快收敛优于SMI优优点点易于实现，需N个相关器和积分器，容许硬件误差与特征值散布无关的最快收敛速率同SMI，可以进行不同的数据加权预处理缺缺点点收敛速率对协方差矩阵的特征值散布敏感需用N(N+2)/2个相关器，矩阵求逆需要N3/2+N 2次足够精度的复数乘法运算需用N(N+2)/2个相关器，计算量较大计算计算量量正比于N正比于N3正比于N 23.6自适应天线87图3.48多波束天线的静态方向图和调零方向图3.6自适应天线88星载天线技术n毫米波频段用较小口径可达到高增益。n共形天线技术是利用卫星载体上的金属表面或其他特殊材料形成的表面

33、来构成天线单元，并与星体一体化。n用相控阵方法来电控这些表面上的辐射单元，达到波束形成与波束控制的目的。n光学相位控制和分配的多波束形成网络，需研究：n采用新理论和新方法的波束形成网络及自适应控制技术。n宽带内干扰信息的提取算法，包括区分信号方向和干扰方向算法、高分辨率两维方向估计算法等；n天线方向自适应调整算法。3.7天线综合应用89（1）同一圆轨相邻卫星之间，链路设计简单，可用固定天线。（2）低轨移动卫星之间、卫星与地面之间有相对运动，天线必须具备灵活扫描方式。需采用电扫描天线。（3）地面大型相控阵天线技术在微波频段已经成熟，在毫米波段的研究也在广泛开展。但针对移动卫星系统的毫米波电扫描天

34、线的研究较少。将借鉴已有的相控阵天线技术，研究：n多种天线形式，如微带、缝隙、偶极子等无源天线和有源天线与空间功率合成等；n多种新型传输线相结合的如无辐射介质波导与微带线结合的漏波天线与天线材料等。低轨移动卫星中的天线技术3.7天线综合应用90（4）空间功率合成可有效地提高天线增益。（5）天线形式与性能和卫星网络的拓扑结构密切相关，合理设计的网络，可以使扫描天线的扫描角度控制在较小的范围内仍能保证有效的通信链路，这样有利于天线的设计实现与电扫控制。同时也可以减小天线副瓣。（6）支持卫星网络的自主运行与自主愈合能力的智能化天线，提高自愈合能力。低轨移动卫星中的天线技术3.7天线综合应用91应用举例ACTS系统3.7天线综合应用92应用举例ACTS系统卫星3.7天线综合应用93谢谢！94此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢