运用simulia的电磁仿真工具,设计并仿真一个工作在14 ghz的卫星通信天线阵列-凯发网站

 
运用simulia的电磁仿真工具,设计并仿真一个工作在14 ghz的卫星通信天线阵列
来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2020-08-26 | 20 次浏览 | 分享到:

端口边界条件的特殊功能允许单个单位模拟无限大阵列的性能。此功能的优势在于,它允许我们在实际设计之前研究天线阵列的性能。因此,仿真是在单个单位单元上进行的,而不是整个阵列上执行的,从而节省了计算时间和资源。

优化是在辐射波束的多个扫描角度以及14 ghz14.5 ghz范围内的多个工作频率下同时进行的。优化的目标是产生一个单元设计,当用于构建阵列时,产生的有源元件阻抗(aei)不超过-10db(图2)。


3. satcom单元在14.5 ghz时的有源s_11

如图3所示,在扫描角度为-50º≤θ≤50º-90º≤φ≤90º(以虚线矩形为界)时,天线的有源s11小于-10 db(视轴垂直于平面)。

4.扫描角度为-80º≤θ≤80º和-90º≤φ≤90º的14.5 ghz阵列元件的有源方向图

第三步:天线阵列建模

现在我们有了一个适合设计无限阵列的天线单元。但实际上,阵列由有限的单元组成(图5)。阵列的最外面的单元会产生非周期性的影响,因此,根据经验,它们会保持被动状态,即它们不会被提供任何能量,因此单元分析就可以更好地预测实际的阵列。


5.完整的卫星通信发射天线阵列

阵列建模是在“阵列任务”的帮助下进行的,“阵列任务”是一种直观的工具,可快速构建具有所需形状和数量的阵列。它还允许我们选择给定单元是主动还是被动。此外,它还具有一系列单元激发模式,可帮助定义辐射主波束的形状并允许电子控制阵列。


6.阵列任务中单元的选择和激励模式

阵列选择了一个椭圆形状的泰勒激励模式。使用有限积分技术在整个阵列上进行时域仿真,这使我们能够观察阵列的辐射方向图以及其他天线参数,例如增益,回波损耗和总辐射功率。我们能够实现27.9 db的良好方向性和-29.6 db的副瓣电平(图7)。


7. 阵列方向性的极坐标图(左)和三维远场图(右)

同样,另一个阵列被设计用于接收来自卫星的信号。

第四步:天线罩设计

 天线通常被封闭在一个称为“天线罩”的结构中,以保护它们免受灰尘,雨水和冰的影响(图8)。仔细设计天线罩非常重要,因为它们会严重影响天线的性能。


8. 卫星通信发射和接收阵列被封闭在一个称为雷达罩的保护罩内。

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