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通信与网络中应用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化微带天线阵

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简介:
本研究聚焦于开发适用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化的微带天线阵,旨在提升数据传输效率和容量。 摘要:本段落设计了一种用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化微带四元天线阵,采用了口径耦合馈电、错位倒相馈网技术和单层微带贴片结构。利用电磁仿真软件CST2008对所设计的天线阵进行了电特性仿真和优化。实验结果表明,在水平极化端口下,11.21 GHz至13.47 GHz频率范围内VSWR≤1.5,相对阻抗带宽为18.3%;在垂直极化端口下,13.43 GHz至14.88 GHz频率范围内VSWR≤1.5,相对阻抗带宽为10.24%。工作频段内两端口隔离度小于-35 dB,并且最大增益达到13.2 dB,与仿真结果相符。现代卫星通信系统对天线的要求越来越高,不仅需要小型化、轻量化和良好的隐蔽性,还要求具备其他优良性能。

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客服
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  • Ku线
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    本研究聚焦于开发适用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化的微带天线阵,旨在提升数据传输效率和容量。 摘要:本段落设计了一种用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化微带四元天线阵,采用了口径耦合馈电、错位倒相馈网技术和单层微带贴片结构。利用电磁仿真软件CST2008对所设计的天线阵进行了电特性仿真和优化。实验结果表明,在水平极化端口下,11.21 GHz至13.47 GHz频率范围内VSWR≤1.5,相对阻抗带宽为18.3%;在垂直极化端口下,13.43 GHz至14.88 GHz频率范围内VSWR≤1.5,相对阻抗带宽为10.24%。工作频段内两端口隔离度小于-35 dB,并且最大增益达到13.2 dB,与仿真结果相符。现代卫星通信系统对天线的要求越来越高,不仅需要小型化、轻量化和良好的隐蔽性,还要求具备其他优良性能。
  • 线设计
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    本研究探讨了双层宽带微带天线的设计方法及其在现代通信和网络系统中的应用潜力,旨在提升无线通信设备的性能。 摘要:微带天线的窄频带特性是限制其广泛应用的重要原因之一,因此如何扩展微带天线的带宽一直是研究的重点。通过采用双层多贴片结构,并在两贴片之间加入空气层的方法来增加微带天线的工作频率范围。此外,利用正交馈电技术(即使用微带线进行馈电),使该设计不仅具有宽带特性,还能够实现圆极化功能。由于贴片间的谐振耦合作用,此设计方案将频带展宽至11.04% (VSWR≤2),并且增益达到了5.2 dB,在L波段的频率范围为1.206~ 1.346 GHz内工作。 引言:微带天线是在带有导体接地板的介质基片上附加导体贴片构成的一种天线,通过使用微带线或同轴探针向贴片馈电,在贴片和接地平面之间激发电磁场。
  • Ku缝隙耦合线设计
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    本文介绍了一种新型Ku频段双极化缝隙耦合微带天线的设计方法及其性能分析。该设计采用先进的缝隙耦合技术,实现高效、小型化的通信系统应用需求。 通过综合运用缝隙耦合馈电技术、双线馈线技术和引入空气层等方式扩展了天线的频带,并设计并仿真了一种工作在Ku频段“H”形缝隙耦合馈电的双极化微带天线。该天线采用多层结构,减小了尺寸,“H”形状耦合槽垂直放置以提高两个馈电端口之间的隔离度。通过同时对两端口进行馈电并控制馈电强度,可以合成指向可变的辐射场。 利用三维电磁场仿真软件HFSS对该天线阵进行了仿真实验和优化,结果显示:在12.25 ~12.75 GHz 频率范围内,中心频点处增益达到8.27 dB,在回波损耗小于-10 dB的情况下,相对阻抗带宽为10.1%,两个极化端口的隔离度超过40dB。
  • 有槽线
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    本作品设计了一种创新性的带有槽口结构的双频段超宽带微带天线,能够在两个不同频率范围内高效工作。 双频段带槽超宽带微带天线是为覆盖超宽带(UWB)通信系统而设计的新型天线。近年来,UWB技术迅速发展,并通过极宽的工作频率范围支持WiMAX和WLAN等无线网络系统的运行。然而,传统的超宽带天线工作在3.1GHz到10.6GHz频段内时可能会受到WiMAX或WLAN干扰,因此需要设计具备双频段阻带特性的新型天线。 研究团队提出了一种创新的微带天线设计方案,在半圆形辐射贴片上蚀刻互补分裂环形结构(split ring resonator),使该天线在3.3GHz到3.7GHz和5.15GHz到5.85GHz两个频段内具备良好的阻带特性。这两个频率范围正好覆盖了WiMAX与WLAN的工作区间,使得干扰得到有效抑制。此外,这种新型天线工作于2.8GHz至12GHz的宽广频带上,在该范围内增益从2.3dB到6.3dB变化,并且在水平面(H平面)上显示全向辐射特性。 为提升超宽带微带天线性能和适应多样化的应用环境,研究人员探索了多种实现双频段阻带特性的技术方案。例如,通过添加L型或E型槽于辐射贴片与接地平面上来引入特定频率范围内的衰减;在正方形辐射贴片上设计修正的T形槽,并结合两个E形和W形导体背板结构以实现双频段阻带特性;以及利用馈电线上的准互补分裂环蚀刻技术,成功开发出平面单极子天线。此外,还通过使用三叉形状馈电线路与嵌套C型短路销设计了具有圆形槽的超宽带微带天线。 在以上研究中,采用阿基米德螺旋形渐变槽结构以实现所需双频段阻带特性也得到了应用验证。这些技术方案旨在确保对WLAN和WiMAX频率范围内的有效抑制作用。 本研究所提出的天线设计通过引入分裂环的互补结构于半圆形辐射贴片内,在两个指定的阻带区间实现了优良的衰减效果,从而显著减少了系统间的干扰问题。该设计方案基于微带技术实现,并因其紧凑、低成本及易于与微波集成电路集成等优势在现代通信领域广泛应用。为了确保天线性能满足设计要求,必须仔细考虑其尺寸大小、形状以及制造工艺等因素。 超宽带天线的发展为高速数据传输提供了更宽的频谱资源,而具备双频段阻带特性的新型天线则能够有效避免与现有无线通信系统频率重叠问题,从而提高整体通信质量。哈尔滨工业大学电子与信息工程学院的研究人员Ying Sio、Wei Li和Hongyong Wang的工作表明通过精确控制天线结构参数可以灵活设计满足特定需求的超宽带微带天线。
  • Ku线設計
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    本研究探讨了Ku波段微带天线阵的设计与优化,旨在提升雷达和卫星通信系统的性能。通过仿真分析,实现了高增益、宽频带及低剖面一体化设计。 ### Ku波段微带天线阵的设计 #### 概述 随着卫星通信技术的发展以及频谱资源的日益紧张,高效能、多用途的天线设计成为研究的重点之一。特别是对于Ku波段微带天线阵的设计尤为重要。本段落介绍了一种适用于Ku波段的宽频带高隔离度双极化16元微带贴片天线阵的设计方法,并通过详细的理论分析、数值仿真以及实验验证,证明了所设计天线的良好性能。 #### 天线结构与设计原理 ##### 天线结构 本设计采用了一个4×4的微带贴片天线阵列。每个单元由两层介质板组成:上层介质板蚀刻有辐射贴片,下层介质板两侧设有反射板和馈线。在反射板上有两个相互垂直的H形槽作为馈电结构以实现双极化功能。上下两层之间的空气间隙可以提高隔离度并优化阻抗匹配。选用相对介电常数为2.2的聚四氟乙烯材料,上层介质板厚度1mm,下层0.25mm。 ##### 馈电网络 天线阵列采用等幅同相的并联馈电方式以确保整个阵列的工作一致性。横向间距设置为约0.72λ(18毫米),纵向间距约为0.56λ(14毫米)。这样的设计简化了馈电网络布局,提高了整体性能。 #### 数值仿真与实验验证 为了评估天线的性能,使用商业软件IE3D进行了数值仿真实验。结果显示,在端口1和2上,驻波比小于2的带宽分别为20.17%和25.74%,隔离度在整个工作频段内超过32dB,展现出优秀的宽带特性和高隔离度。 基于仿真结果制作了实验模型,并使用Wiltron-37269A网络分析仪进行S参数测试。实测数据表明端口1的驻波比小于2的频率范围与仿真实验一致,验证了理论设计和实际制造的良好一致性。 #### 结论 本段落成功地设计并实现了工作在Ku波段的16元微带贴片天线阵列。该天线不仅具有宽频带特性(端口1和端口2的阻抗带宽分别为20.17%和25.74%),还表现出高隔离度(超过32dB)及实测增益达17.9dBi的良好性能指标,适合应用于现代卫星通信系统中,特别是在需要高速数据传输与双极化功能的场合。此外,该设计具有良好的制造可行性和成本效益,在工程应用方面展现出较高的价值。
  • 移动系统率规划
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    本研究聚焦于卫星移动通信系统中的频率规划策略及技术,深入探讨了如何高效利用频谱资源,并探索宽带卫星通信的发展趋势和关键技术。 卫星移动通信系统可以在多个频段上运行,而频段的选择主要依据其所提供的服务类型。该业务的频率分配先后通过1987年、1992年的世界无线电行政大会(WARC-87、WARC-92)以及1995年、1997年和2000年的世界无线电通信大会(WRC-95、WRC-97、WRC-2000)进行。
  • UHFS线及无线系统设备.zip
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    本资料介绍了一种适用于UHF和S频段的卫星通讯天线以及配套的无线通信系统,专为远距离高效数据传输设计。包含硬件配置与软件应用方案。 UHFS双频段卫星通信天线及无线通信系统.zip包含了与电信设备相关的技术资料。文件内容聚焦于介绍一种能够支持超高频(UHF)以及S波段的双频段卫星通信天线及其配套的无线通信系统的详细信息和技术规格。
  • Ku线设计研究 (2012年)
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    本论文专注于Ku波段宽带微带天线的设计与优化,探讨了其在卫星通信中的应用潜力,提出了一种新颖高效的天线结构设计。 本段落提出了一种新型Ku波段宽频带微带天线的设计方法。该设计通过在接地板上开设H型缝隙进行耦合馈电,并在辐射贴片表面添加矩形缝隙以扩展工作带宽,同时还在天线底部增设反射板来提高增益并优化方向图的前后比性能。利用高频仿真软件HFSS对该设计方案进行了模拟和优化,结果显示该结构天线具有良好的宽带谐振特性:回波损耗低于-10 dB,阻抗相对带宽达到39.8%,交叉极化电平小于-28 dB,并且前后比超过19 dB。