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1、1本表格由电子工程学院网络信息中心 编辑录入 http:/. 课课程程设设计计报报告告设计题目： 抛物面反射天线设计 学 院： 电子工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 132013 学 号： 13020130026 姓 名： 阳棂均 电子邮件： 日 期： 2017 年 1 月 成 绩： 指导教师： 王兴 2西西 安安 电电 子子 科科 技技 大大 学学电电 子子 工工 程程 学学 院院 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书学生姓名 阳棂均 指导教师 王兴 职称 讲师 学生学号 130201300266 专业 电子信息工程 题目 抛物面反射天线设计 任务与要求抛物面反射面天线设计反
2、射面天线在地面通信、卫星通信、天文望远镜等方面应用十分广泛，现代电磁工程中对反射面天线设计提出了更高的要求。本课程设计要求调研国内外反射面天线的研究现状，利用仿真软件分析反射面天线的辐射特性，撰写课程设计真报告 。开始日期 2016 年 12 月 26 日 完成日期 2017 年 1 月 7 日 课程设计所在单位 西安电子科技大学 装订线 31. 摘要摘要 低轨(Low Earth Orbit，LEO)卫星由于延时短、路径损耗小、频率复用 更有效等特点， 被广泛应用于卫星移动通信系统。圆口径正馈抛物面天线 则因其低副瓣、高增益的特点， 在 LEO 通信系统领域得到广泛应用。 本文重点研究了对以
3、喇叭为馈源工作在 8GHz 的圆口径正馈抛物面天线 的分析与优化。 在圆口径正馈抛物面天线设计过程中，首先，本文阐述了 抛物面天线的相关理论。并以 HFSS IE 和 HFSS 的联合仿真方法，针对圆口 径正馈抛物面天线的优化实例进行仿真。 关键词关键词：圆口径正馈抛物面天线，圆口径正馈抛物面天线，HFSSHFSS IE,HFSS,IE,HFSS,AbstractAbstract Due to lower time delay and path of lower loss and more effective frequency reuse，LEO satellite is applied w
4、idely in satellite mobile communication systemBecause the circular aperture normal feed parabolic antenna owns the characteristic of low side lobe level and high gainSo the circular aperture normal feed parabolic antenna is widely put into use in LEO communication systemThe key point in this paper i
5、s the analysis and optimizing of the circular aperture normal feed parabolic antenna whit a horn feed in 8GHzIn the mouth diameter of normal feed paraboloidal antenna design process, first of all, this paper expounds the related theory of parabolic antenna. Based on the simulation method of HFSS IE
6、and HFSS, a simulation example is given for the optimization of the circular aperture feed parabolic antenna. Keywords:Keywords: circularcircular apertureaperture normalnormal feedfeed parabolicparabolic antenna,HFSSantenna,HFSS IE,HFSSIE,HFSS2.2.引言：引言： 伴随着人类科技水平不断提高，“地球村”的概念也越来越为大家所认同，这很大 程度上得益于卫星通
7、信的快速发展。低轨卫星移动通信1作为重要的卫星通信2类型，广 泛应用在电视转播业务、全球语音业务等领域，圆口径正馈抛物面天线345由于良好的性能， 在低轨卫星移动通信方面4得到较多应用。 圆口径正馈抛物面天线虽然易于设计成高效率、低副瓣电 平的天线，但是，天线的 各个指标并不是随着天线的设计参数变化一致变 好或变差。当天线的总效率升高时，天 线的副瓣电平可能会有所升高。而 且天线设计时由于实际结构的限制，馈源和天线支撑 杆的遮挡影响也是不 可忽视的。因此，对于圆口径正馈抛物面有必要进行研究，从而为 设计出 高性能天线提供指南。 在电子信息时代，计算机对大气环境、飞行等进行 仿真模拟己成为可能。
8、针对微波 射频领域，也出现了一些可以用来仿真天线的电磁仿真软件，如 HFSS6、FEKO 等，其 计算结果可以较好逼近真实的 设计效果，有利于工程师更加方便地设计产品，从而使天 线设计效率得到 提高。因此，仿真软件已经成为天线设计的重要辅助工具，在工程中得 到 广泛应用。 本文主要针对圆口径正馈抛物面天线的分析优化进行论述。首先，本文 阐述了抛物面天线的相关理论。并以 HFSS IE 和 HFSS 的联合仿真方法，针 对圆口径正馈抛物面天线的优化实例进行仿真。 3.3.基础原理：基础原理： 3.13.1 抛物面天线的结构特点与工作原理抛物面天线的结构特点与工作原理 3.1.13.1.1 结构特
9、点和要求结构特点和要求 常用的抛物面天线从结构上看，主要由两部分构成： 照射器：由一些弱方向性天线来担当，像短点对称振子天线、喇叭天线， 其作用是把高频电流转换为电磁波并投射到抛物面上。单反射面天线7是指利用一个反射面来改变电磁波传播的方向，从而获 得所需天线 特性的天线。单反射面天线的反射面形状是多种多样的，如图6-6-1 所示为圆口径正馈抛物面天线8，此外，还有柱形抛物面天线、球形 反射面天线等。根据不同的应用需求， 反射面可以被一个或多个馈源照射。 圆口径正馈抛物面天线是单反射面天线中比较典型 的一种类型。 抛物面：它一般由导电性能较好的铝合金板构成，其厚度为 1.53mm， 或者用玻璃
10、钢构成主抛物面，然后在其内表面粘贴一层金属网或金属栏。网 孔的最大直径要求小于，过大将造成对电磁波的漏射现象，影响/10/8或天线的正常工作性能。其作用是构成天线辐射场方向性的主要部分，由两部 分构成的天线结构原理如图所示： 5图图 1 1 抛物面天线结构和坐标图抛物面天线结构和坐标图 3.1.23.1.2 抛物面的几何尺寸及特性抛物面的几何尺寸及特性 一般用于面天线反射面的抛物面，都具有以剖面图 1 中的 z 轴为中心呈 旋转对称式结构。在剖面图中，把 O 称为抛物面的顶点，F 称为抛物面的焦点，称为抛物面的张角，是从焦点 F 到口面边沿射线与 OF 轴线的夹角；0D=2R 称为抛物面口面直
11、径，R 为口面半径；为焦点 F 到反射面上任意点的距离。 由抛物面的定义可知： 2cos(1cos)f此关系式是以焦点 F 为极坐标原点得出的抛物线方程，由此可进一步得 到： 2 1 cosf由图 6-6-1 还可得到： 2sinsin21 cos sin 1 cosfyftgtg 把口面直径代入 6-6-3 可得到：0,2DyR，或者222Dftg011 4 2f Dtg把叫抛物面天线的焦直比。是抛物面的一个重要参数。与的关系/ Df/ Df0曲线能用下图 6-6-2 表示。6图图 2 2 0/fD与关系曲线由图 2 可见 上升则下降。且当=，时，此时焦/ Df00/ 2/ D0.25f点
12、F 落在口面中心点处，把这种抛物面称作等焦距抛物面。当时此时焦点在口径面内部，称为短焦距天线。0/ 2当 EquationEquation BasedBased CurveCurve X(_t): (26.625-_t*_t/106.5)*(-1cm)(26.625-_t*_t/106.5)*(-1cm) Y(_t): (_t)*(1cm)(_t)*(1cm) Z(_t): 0 0 Start_t: 0 0 End_t: 53.2553.25 Number of Points: 1818 Click the OK button Select the EquationCurve1Equation
13、Curve1 Select the menu item DrawDraw SweepSweep AroundAround AxisAxis Sweep axis: X X Angle of sweep: 360360 degdeg Draft angle: 0 0Draft type: RoundRound 9Number of segments: 3636 Click the OKOKbutton 4.2.24.2.2 导入馈源设置边界：导入馈源设置边界： 将喇叭馈源复制粘贴如 HFSS IE 中，将喇叭四壁和反射面设置为理想导 体边界。波端口为 360 Lumped RCL 边界。 4.2
14、.34.2.3 设置激励设置激励Select the menu itemHFSS-IEHFSS-IE ExcitationsExcitations AssignAssign IncidentIncident WaveWave NearNear FieldField WaveWave Click the NearNear FieldField WaveWave OptionsOptions button Click the SetupSetup LinkLink button Product: HFSSHFSS Source Project: check UseUse ThisThis ProjectProject Source Design: SourceSource Source Solution: Setup1: LastAdaptiveLastAdaptive Click the OKOK button Click the OKOK button 4.2.34.2.3 设置频率分析项设置频率分析项Select the menu item HFSS-IEHFSS-IE AnalysisAnalysis Set
