今朝地面卫星电视领受站都是用一面天线领受一颗卫星上的电视节目,甚至是用两面天线领受统一颗卫星上的电视节目,其一一面领受C波段、另一面领受Ku波段上的电视。致使卫星地面领受站的天线品种多样,巨细纷歧,安插杂乱。
用一面天线同时接神通颗卫星上的所有卫星电视,首先需要解决用一个C波段和Ku波段的复合高频头(含馈源)同时领受一颗卫星上的两个波段的电视节目,其次是解决一面天线和多个这样的复合高频头相配合,分袂领受分歧卫星上的电视节目,并能知足旌旗灯号强度的要求。
一、复合高频头的设计与建造
考虑到天线应知足特定的需要,天线的尺寸暂定为:口径D=4m,天线的焦距F=0.4×4=1.6(m)。天线的增益可用下式暗示:G=10lg[η()2],式中η-天线效率,取η=0.65;λ=0.0769m(中心频率),代入上式,增益Gc=10lg[0.65(
)2]=42.6(dB)
C波段高频采用市道上的PAUXIS型,为了与KU波段高频头的组合,需对其进行机械加工,只留下所需部门。
因为天线有如斯高的增益,我们可以只用高频头中的一种极化(即只用高频头中的一根激励探针),同时领受垂直极化和水平极化的旌旗灯号,只需在安装时把高频头的激励探针标的目的与卫星上垂直极化或水平极化标的目的订交成450角即可。
E┴=E11=E COS45°=0.707E
E2=P
P┴=P11=(E COS45°)2=(0.707E)2=0.5P
由此可见,结不美观是领受的垂直极化和水平极化旌旗灯号的增益都损失踪3dB。现实的领受旌旗灯号增益为42.6dB-3dB=39.6DB。
首先设计合适要求的Ku波段馈源。要求是:1.有精采的标的目的图。2.和C波段高频头组合后,能对C波段的波长起到截止浸染,即起到反射浸染。
圆波导(高频头的圆波导部门)传输基模H11模的前提为:2.62R<λ<3.41R。式中λ为工作波长,R为圆波导半径,Ku波段的工作频率为12.2GHZ~12.75GHZ,工作波长为23.5mm~24.6mm,代入上式:2.62R-<24.6<3.41R-;2.62R+<23.5<3.41R+,式中R-T和R+分袂代表低频和高频的R,R-<24.6
2.62=9.39(mm),R+>24.6 3.41=7.2(mm),2.62R+<23.5 2.62=8.96(mm),R+=23.5
3.41=6.9(mm)。知足上述要求的尺寸为R<8.96mm;R>7.8mm。也就说,R的尺寸在7.8㎜~7.96㎜之间任一值都合适传输H11模的前提。综合考虑,取R=8.9㎜,即波导直径ΦH11=2R=2×8.9=17.8㎜。
为了改善馈源的机能,必需采用多模的工作形式,即采用H11模和E11模的复合模式。H11模的尺寸已定为ΦH11=17.8㎜,E11模的传输前提为:1.64R<λ<3.41R,即:
1.69R-<24.6<3.41R-;1.69R+<23.5<3.41R+
∴R-<24.6 1.69=14.55(㎜);R->24.6 3.41=7.2(㎜)
R+=23.5 1.69=12.9(㎜);R->23.5 3.41=6.89(㎜)
即R取14.55㎜~7.2㎜之间的任一值都能知足传输E11的前提,取RE11=14㎜。即圆波导直径ΦE11=2RE11=2×14㎜=28㎜。
馈源的结构标的目的图和增益将不才面阐述天线的参数时声名。
可以直接用市道上的Ku波段高频头经机械加工,切除无用部门,所需部门再与之相连系,组成所需要的高频头(含馈源),Ku波段高频头经机械加工后的外形,A-A右边为需切除的部门。
Ku波段的H11模和E11模需经由过程C波段高频头的圆波导部门,为了使H11模和E11模在圆波导出口处(即C波段馈源口,也是Ku波段馈源口)相位不异,以保证不影响Ku波段馈源标的目的图的机能,需算出H11模和E11模在C波段馈源波导中传输的波导波长,以抉择C波段高频头波导的长度。
经一再计较,C波段高频头圆波导的直径取φc=52㎜为最佳尺寸(合适C波段传输CH11模的前提)。
H11在φ52㎜圆波中传输时的波导波长表达式为:
Λgh11= Λ √1--[ (ρH11Λ÷(2πR)]2
式中:Λ-工作波长,R-圆波导半径,ρH11为贝塞尔函数J'(ρH11)2=0的根,H11模ρH11= 1.84118,将Λ=24㎜、R=26㎜代入上式,得:
Λgh11= 24 √1--[ (1.84118÷(2×3.14×26))2 =24.94(㎜)
E11模在φ52㎜圆波导中传输时波导长表达形为:
ΛgE11= λ √1--[ (ρE 11λ÷(2πR))2
E11模ρE11= 3.83141,代入上式
ΛgE11= 24 √1--[ (3.83141×24÷(2×3.14×26))2 =29.05(㎜)
H11模和E11模在圆波导出口处同相的前提为:
η1λgH11模=η2λgH11=I(圆波导长度),η1η2为整数,用试探法很快得出η1
=6、η2=5,即6×24.96=149.6(㎜)≈5×29.05=147.7(㎜),取I=149.6+147.5 2=148.5(㎜)
C波段高频头经机械加工后结构。
高频头的底部及接近底部的激励探针已经切除。注重高频头圆波导原本的尺寸是底部小,口部年夜的圆锥形,需加工成内径两头都是φ60㎜的直径,激励探针处留3㎜不加工,以免碰着激励探针,损坏高频头。
注重Ku头的探针和C头的探针是彼此垂直的,以保证其和C波段一样,能同时领受两种极化的电视旌旗灯号,并可避免C波段激励探针对其领受旌旗灯号的反射。其底部那根探针闲置不用。
在此需填补计较,C波段在小于下式暗示的圆波导中不能传输,λ<3.14R,式中λ为工作波长,R为圆波导半径,取λ=73.17㎜,R>73.17
3.14=23.3㎜,φ=2R=2×23.3=46.6㎜,因为Ku波段馈源口径的尺寸为ΦH11=17.8㎜,ΦE11=28㎜,都小于46.6㎜,C波段在其中是不能传输的,所以只要把Ku波段馈源口置于C波段高频头被切除的反射棒位置时,就能起到反射棒的浸染。 |