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论文基于电磁全波分析工具,提出并分析了适用于毫米波多频段、双极化、低损耗的新型共馈源系统。该共馈系统具有天线体积小、重量轻,结构刚度强、低损耗等优点,对同一目标多频率双极化观测,实现频率复用,完全能适应于毫米波段。 共馈系统主要包括馈源辐射器、新型结构的超宽带正交模耦合器(OrthomodeTransducer,简称OMT)和多工器(分频器)。 整体设计方案采用先极化分离,后频率分离的方案。分极化多频段信号由馈源辐射器输入,先由正交模耦合器进行极化分离,再由多工器实现频率分离。采用全波分析的通用软件Ansoft HFSS和最优化理论优化分析和研究馈电网络部件。天线的工作频率是18.7GHz、23.8GHz和37GHz。 论文研究了2.4倍频的环加载形式的波纹喇叭,模转换器中的环加载槽是关键部件,通过调节槽参数抑制低频段的EH11模和高频段的EH12模,传输主模HE11以达双倍频工作带宽;根据高度对称结构抑制高次模产生的原理分析设计两种不同结构的OMT,公共电端口的高度对称性能抵消高次模,实现其超宽带的功能,新型正交模耦合器的优点是插入损耗小;由两组带通滤波器与高通滤波器组成的多工器能够有效分离18.7GHz、23.8GHz和37GHz频率信号,设计思路是高频信号在主通道内传输,两低频信号由带通滤波器从波导宽面耦合至相应传输通道。高通滤波器的作用是反射低频信号至带通滤波器通道。 将馈电网络与偏置抛物面天线进行联合仿真,结果显示共馈源天线在18.7GHz频率处插入损耗为0.6dB;23.8GHz频率处的插入损耗为0.2dB;37GHz频率处的插入损耗为1dB。与海洋二号(HY-2)校正辐辐射计观测天线相比较,增益、副瓣电平和交叉极化电平均与HY-2天线相当。 总之,天线馈电网络的设计思想是从整体到局部,再到天线一体化,研究了毫米波星载多频段、双极化共馈电网络,解决了普通馈源波纹喇叭工作带宽的局限性,依靠结构对称完成了正交模耦合器超宽带的难以实现性,多工器有效分离了三个工作频率信号。该方案设计的馈电网络能够有效分离多频段分极化信号,实现单通道内的频率复用,适用于毫米波段,研究内容也适用于其他星载多频段共馈源天线。