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航天器天线振子馈源设计成果

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3-14十字交叉振子加反射板组成的馈源十字交叉振子加反射板的馈源结构;赋形反射面天线构型图3-15交叉振子加反射板馈源辐射方向图仿真结果图3-16交叉振子加反射板馈源的赋形反射面天线实测结果图3-17交叉振子加反射板馈源赋形反射面天线装星后测试结果3.交叉振子馈电角锥喇叭馈源结构及性能为改进馈源性能,采用交叉振子馈电的角锥喇叭结构,如图3-18所示。图3-18交叉振子馈电角锥喇叭馈源结构图3-19交叉振子馈电角锥喇叭馈源方向图

航天器天线振子馈源设计成果

1.十字交叉振子辐射原理

交叉振子天线结构如图3-13所示,振子1和振子2相互垂直放置,几何中心重合。两个振子同相馈电,通过改变振子之间的相对长度和粗细实现圆极化。

图3-13 交叉振子天线结构

在直角坐标系中,两个在空间垂直的幅度相等、频率相同、相差90°的电场矢量的合成电矢量是随时间以同角速率旋转的,合成矢量的模不变,即在各个方向的幅度大小都相等,矢量末端旋转的轨迹是一个圆,从而形成了一个圆极化波。

根据振子的自阻抗分析,当两振子臂的电长度大于λ/2时,振子阻抗呈感性。反之,两振子臂的电长度小于λ/2时,振子阻抗呈容性。相应地,当两振子臂的电长度大于λ/2时,电流的相位超前。反之,电流的相位滞后,而极化方向是由超前向滞后旋转。

2.交叉振子加反射板馈源结构及性能

采用交叉振子加反射板组成的馈源如图3-14所示,交叉振子采用同轴波导馈电,利用扼流圈、短路销等调节匹配性能,结构简单可靠。该馈源辐射方向图仿真结果、赋形反射面天线单机及装星后的方向图实测结果如图3-15~图3-17所示。从中可以看出,采用交叉振子加反射板组成的馈源的赋形反射面天线等化性能不佳,装星后受复杂星体环境影响,辐射方向图增益起伏剧烈。经分析,该结构馈源有两个缺点:①馈源的等化性能(各切面的对称性)差,馈源采用同轴开槽的平衡馈电结构,开槽的辐射恶化了馈源的等化性能。②馈源的交叉极化分量大,交叉振子的辐射具有双向性,反射板抑制后向辐射的能力不足。正是馈源的这些缺点造成了天线性能的不佳。

图3-14 十字交叉振子加反射板组成的馈源

(a)十字交叉振子加反射板的馈源结构;(b)赋形反射面天线构型

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图3-15 交叉振子加反射板馈源辐射方向图仿真结果

图3-16 交叉振子加反射板馈源的赋形反射面天线实测结果

图3-17 交叉振子加反射板馈源赋形反射面天线装星后测试结果

3.交叉振子馈电角锥喇叭馈源结构及性能

为改进馈源性能,采用交叉振子馈电的角锥喇叭结构,如图3-18所示。该馈源的方向图仿真结果如图3-19所示。从中可以看出,该结构馈源利用角锥喇叭对平衡馈电开槽的辐射进行抑制,改善了交叉振子的后向辐射,降低了振子的交叉极化分量辐射。

图3-18 交叉振子馈电角锥喇叭馈源结构

图3-19 交叉振子馈电角锥喇叭馈源方向图

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