衛(wèi)星移動(dòng)通信終端自適應(yīng)天線陣列研究.pdf

1、衛(wèi)星移動(dòng)通信近幾年正逐步進(jìn)入高速發(fā)展階段，而高集成度是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星移動(dòng)通信終端小型化、輕量化和低成本的重要途徑之一。終端天線通常是影響衛(wèi)星移動(dòng)通信終端體積、集成度、成本等的主要因素，其性能直接影響衛(wèi)星移動(dòng)通信的通信質(zhì)量，終端天線技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。微帶貼片天線是近幾十年逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型天線，與偶極子天線、環(huán)天線、端射天線、螺旋天線等傳統(tǒng)天線相比，微帶貼片天線具有體積小、易集成、方向性好、饋電

2、形式多樣、易于共形組陣等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代陸地移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信、雷達(dá)、全球衛(wèi)星定位(Global Positioning Systems，GPS)等系統(tǒng)中。本文的主要工作是根據(jù)衛(wèi)星移動(dòng)通信對(duì)終端天線性能和結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計(jì)并制作了兩種圓極化微帶貼片天線。仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明所設(shè)計(jì)的天線在阻抗帶寬、軸比（Axial Ratio，AR）帶寬、定向性、增益等方面都滿(mǎn)足衛(wèi)星移動(dòng)通信的要求。此外，還研究了方臺(tái)型自適應(yīng)天線陣列波達(dá)方向

3、（Direction of Arrival，DOA）估計(jì)算法和設(shè)計(jì)了接收端T/R組件電路。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，在研究微帶貼片天線理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于衛(wèi)星移動(dòng)通信接收端的圓極化微帶貼片天線。該天線采用同軸方式饋電，上層金屬貼片是方形切對(duì)角形狀，工作頻率范圍為2.14GHz-2.23GHz，完全覆蓋衛(wèi)星移動(dòng)通信接收端頻段。在工作頻率帶寬內(nèi)天線的反射系數(shù)(S11)小于-10dB，AR小于3dB，整個(gè)頻帶內(nèi)增益最

4、高達(dá)到5dB。
　　接著，針對(duì)上述圓極化微帶貼片帶寬比較窄的固有缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款寬帶圓極化微帶貼片天線。該天線的饋電網(wǎng)絡(luò)是由3dB Wilkinson功分器和移相器組成的一種新型寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)。在此網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上采用正交的H型縫隙向上層金屬貼片耦合饋電的方式實(shí)現(xiàn)圓極化輻射，最終得到一種寬帶圓極化微帶貼片天線。該天線工作頻率范圍達(dá)到1.6GHz-2.5GHz，完全覆蓋衛(wèi)星移動(dòng)通信接收端和發(fā)射端整個(gè)頻帶，工作頻率帶寬內(nèi)S11都小于-10d

5、B，AR小于3dB，帶內(nèi)增益達(dá)到7dB。
　　隨后，研究了衛(wèi)星移動(dòng)通信終端的DOA估計(jì)算法。利用衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的特定幀格式發(fā)送信號(hào)，分析并對(duì)比了Capon算法、多重信號(hào)分類(lèi)(Multiple Signal Classification，MUSIC)算法和旋轉(zhuǎn)不變子空間（Estimating Signal Parameters via Rotational InvarianceTechniques，ESPRIT）算法的性能?；谶@