一種極化可調(diào)的雙頻段雙極化饋源的設(shè)計(jì)

2010-06-28 03:04:20徐可榮

艦船電子對(duì)抗 2010年2期

關(guān)鍵詞：方向

徐可榮,王燁

(船舶重工集團(tuán)公司 723所,揚(yáng)州225001)

0 引言

由于衛(wèi)星通信天線在不同緯度具有不同的極化特性,這就要求天線在運(yùn)動(dòng)過程中能做到極化適時(shí)可調(diào)。而收、發(fā)端口正交極化,隔離度在-85 dB以下,這就要求收發(fā)端口具有高隔離度。

1 饋源的設(shè)計(jì)思路

考慮到饋源轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)可能導(dǎo)致位置松動(dòng),天線方向圖會(huì)發(fā)生變化,因此必須將饋源的輻射喇叭與反射面相對(duì)固定,在波紋喇叭后面用同軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)改變極化方向。為了滿足收發(fā)隔離度低于-85 dB,必須在接收端口用一帶阻濾波器。

如果用普通的同軸饋電,端口極化隔離度很難達(dá)到-30 dB,這就要求增加濾波器的級(jí)數(shù),相應(yīng)增加了結(jié)構(gòu)尺寸,對(duì)結(jié)構(gòu)安裝提出了更高的要求。用極化分集器可以將隔離度做到-45 dB以下,問題將迎刃而解。

1.1 波紋喇叭的設(shè)計(jì)

根據(jù)天線的要求可以確定饋源的初級(jí)照射角θ0,為了滿足低副瓣的要求,將初級(jí)照射的邊緣照射電平定為-20 dB。最佳喇叭波瓣寬度與半張角的關(guān)系為:

1.2 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)

波紋喇叭與極化分集器用等半徑的圓波導(dǎo)連接,由于同軸兩端在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能接觸,之間必有一個(gè)間距,這就形成了一個(gè)諧振腔。這種諧振腔一端短接,另一端的閉合腔壁與內(nèi)導(dǎo)體的末端之間形成電容器。腔體中產(chǎn)生的駐波仍以TEM波為基礎(chǔ)。

整個(gè)諧振腔相當(dāng)于始端短接而終端接有集中電容C的分布參數(shù)電路。如圖1所示,從終端ab來看,其輸入導(dǎo)納有:

圖1 電容負(fù)載的同軸線型諧振腔的等效電路

而集中電容的電納為Bc=ω C,要滿足諧振條件,必須有:因此:

根據(jù)以上各式可以計(jì)算出諧振腔的長(zhǎng)度。

在轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分用軸承配合連接,保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,且具有較好的饋源駐波特性。

1.3 極化分集器的設(shè)計(jì)

極化分集器的主路為圓波導(dǎo),兩輸出端口均為相應(yīng)頻段的標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)。發(fā)射支路沿饋源的軸向傳輸,先用方-圓過渡將圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換為方波導(dǎo),然后再過渡為需要的矩形波導(dǎo);接收支路與發(fā)射支路正交極化,方向相差90°,接收支路波導(dǎo)與主路之間有一耦合腔,調(diào)整耦合腔的大小及位置可以優(yōu)化出比較好的端口駐波及隔離度結(jié)果。

2 模型及仿真結(jié)果

饋源的結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。

式中：p為極對(duì)數(shù)；Ls為同步電感。對(duì)于電機(jī)本體，轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶喀穜與轉(zhuǎn)子d軸上的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)矢量Ff方向一致，而定子磁鏈?zhǔn)噶喀穝雖對(duì)應(yīng)著氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)矢量Fδ，但確切地說，Ψs應(yīng)指包括電樞漏磁鏈在內(nèi)的定子全磁鏈?zhǔn)噶俊Ｎ墨I(xiàn)[5]中把定、轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐g的交角δsr定義為“負(fù)載角”[5]，其物理意義同相量U與E0之間的交角即功角δ是一樣的。式(2)表明，如果Ψs和Ψr保持為定值，則電磁轉(zhuǎn)矩T便是單一可控變量δsr的正弦函數(shù)。