圓極化微帶天線及其在海事衛(wèi)星通信中的應(yīng)用.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)天線性能的要求也越來越高，以往單純的線極化天線已很難滿足人們的需求。圓極化微帶天線由于結(jié)合了微帶天線諸如結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、剖面低、容易制造、易于集成并可附著于任意表面等優(yōu)點(diǎn)和圓極化波能夠抑制雨霧的干擾、抗多徑反射、具有更好的移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、雷達(dá)、移動(dòng)通信以及各種無(wú)線通信設(shè)備當(dāng)中。
　　 BGAN是寬帶全球區(qū)域網(wǎng)的英文縮寫，是國(guó)際海事衛(wèi)星組織耗資15億美元打造的第四代全球性衛(wèi)星

2、移動(dòng)通信系統(tǒng)。它吸取、兼容了3G的通信優(yōu)勢(shì)，在衛(wèi)星通信中結(jié)合了便攜移動(dòng)、寬帶、網(wǎng)絡(luò)通信的需求，成為向在全球范圍內(nèi)任意移動(dòng)的用戶提供安全可靠的音視頻流媒體傳輸、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)的革命性通信系統(tǒng)。憑借所發(fā)射的最尖端的商業(yè)通信衛(wèi)星，BGAN可以通過非常小巧的用戶終端和簡(jiǎn)易的操作方式以合理的價(jià)位為用戶提供速率高達(dá)492kbps的移動(dòng)寬帶服務(wù)。天線作為其終端設(shè)備收發(fā)信號(hào)的部件，對(duì)通信質(zhì)量好壞起著至關(guān)重要的作用。
　　 本文以BGAN

3、系統(tǒng)陸地便攜移動(dòng)終端天線為工程應(yīng)用背景，在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)微帶天線的寬頻帶和圓極化技術(shù)展開研究，采用理論計(jì)算、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)了幾款適用于BGAN終端的寬帶圓極化微帶天線。本文的主要工作如下：
　　 （1）介紹了微帶天線的性能參數(shù)以及微帶天線實(shí)現(xiàn)寬頻帶、圓極化和鏈路匹配的關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)闡明了微帶天線實(shí)現(xiàn)圓極化工作的基本原理和提升圓極化性能的改進(jìn)方法。
　　 （2）重點(diǎn)討論了本文所用的電磁

4、數(shù)值仿真算法-有限元法以及工程優(yōu)化算法-田口方法（Taguchi’s method），并將基于有限元法的Ansoft HFSS軟件和基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的Taguchi’s method二者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了GPS微帶天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 （3）通過對(duì)單饋電圓極化微帶天線技術(shù)的分析與研究，提出了一款適用于BGAN系統(tǒng)陸地便攜移動(dòng)終端Class-2天線結(jié)構(gòu)，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，天線在海事衛(wèi)星通信工作頻段內(nèi)具有較好的

5、圓極化輻射特性，其駐波比小于1.2，增益高于13dB，測(cè)試值與仿真值一致性較好。該天線具有體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡(jiǎn)單，便攜可移動(dòng)等特點(diǎn)，其應(yīng)用前景廣闊。
　　 （4）通過對(duì)雙饋電圓極化微帶天線技術(shù)的分析與研究，提出了一款適用于BGAN系統(tǒng)陸地便攜移動(dòng)終端Class-1天線結(jié)構(gòu)，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，天線在整個(gè)海事衛(wèi)星通信工作頻帶內(nèi)有較好的特性，駐波比小于1.35，增益高于14dB，3dB寬角軸比達(dá)40

6、°，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值具有較好的一致性。該天線具有寬帶寬、高增益和寬角圓極化等特點(diǎn)，在整個(gè)海事衛(wèi)星通信工作頻段能高質(zhì)量、高效率地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)射與接收。設(shè)計(jì)的天線已成功地應(yīng)用于HNS9201戶外移動(dòng)終端，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方案的可行性。該天線具有成本低廉，加工簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)制作等優(yōu)點(diǎn)，為海事衛(wèi)星通信BGAN地面移動(dòng)終端提供了一種實(shí)用的收發(fā)天線。
　　 （5）通過對(duì)多元組合饋電圓極化微帶天線技術(shù)的分析與研究，提出了一款應(yīng)用于L波段衛(wèi)星通