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中文摘要本文仿真设计了一种工作于 K u 波段卫星通信抛物面天线，该天线采用馈源前置式单反射面形式。馈源采用矩形喇叭天线，利用先进的三文电磁场仿真软件Ansoft HFSS V.1 3 首先对馈源进行了仿真与优化设计，得到了满足技术指标要求的结构参数。在此基础上，利用 Ansoft HFSS 与 HFSS-IE 协同设计了所要求的抛物面天线。仿真结果表明，所设计的抛物面天线增益大于 3 0 dB 、副瓣低于 -2 0 dB 。 仿真结果与理论计算结果比较吻合，并且满足了技术指标要求。此外，通过整个设计过程以及软件仿真结果也直接证明了 HFSS-IE 计算的准确性以及快速实用性，对于大口径反射面天线的设计具有一定的指导价值。6472
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关键词 抛物面天线 Ku 波段 喇叭天线 HFSS-IE毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Title Title Title The design of the Ku-band satellite c ommunications
parabolic antenna
Abstract Abstract Abstract Abstract
In this paper, a the design of K u -band satellite communications
parabolic antenna is presented, which is based upon the front-fed single
reflector. The source horn antenna is simulated and optimized by using the
advanced 3D electromagnetic field simulation software Ansoft HFSS V.1 3 ,
and the ultimate structure parameters are obtained. On this basis, the
desired parabol ic antenna is designed cooperant with the HFSS and HFSS-IE.
The simulation model is build and analysed effectively. The simulated
results show that for the designed antenna the gain is greater than 3 0 dB,
and the first sidelobe level is less than -2 0 dB.The simulated results agree
well with the numerical ones, which meet the index requirements.
Additionally,the whole design process and the simulated results indicate
that the HFSS-IE is effective and practical,especially for the design of
large reflector antennas.
Key words parabolic antenna Ku-band h orn antenna HFSS-IE本科毕业设计说明书 （ 论文 ） 第 I 页 共 II 页
目录
1 绪论 . 1
1.1 引言 . 1
1.2 研究背景及意义 . 1
1.3 研究概况 . 2
1.3.1 工作频率逐渐升高 . 2
1.3.2 接收天线尺寸要求越来越小 . 3
1.4 本文主要工作 . 3
2 喇叭天线 . 4
2.1 天线的主要参数 . 4
2.1.1 方向图 . 4
2.1.2 方向性系数 . 4
2.1.3 输入阻抗 . 5
2.1.4 极化 . 5
2.1.5 带宽 . 5
2.2 矩形波导及其辐射器 . 6
2.1.1 矩形波导的结构与尺寸 . 6
2.2.2 矩形波导辐射器 . 7
2.3 喇叭天线工作原理 . 8
2.3.1 H 面扇形喇叭天线 . 8
2.3.2 E 面扇形喇叭天线 12
2.3.3 角锥喇叭天线 . 15
2.3.4 天线相位中心 . 17
2.3.5 Ku 波段喇叭馈源设计 18
3 抛物面天线 . 22
3.1 等效原理与惠更斯元的辐射 . 22
3.1.1 等效原理 . 22
3.1.2 惠更斯元的辐射 . 22
3.2 平面口径的辐射 . 24
3.2.1 平面口径辐射的积分公式 . 24
3.2.2 圆形同相平面口径的辐射 . 26
3.3 抛物面的几何特性与工作原理 . 27
3.3.1 抛物面的几何特性 . 27
3.3.2 抛物面天线的口径场 . 29
3.3.3 抛物面天线的辐射场 . 31本科毕业设计说明书 （ 论文 ） 第 II 页 共 II 页
3.4 抛物面天线设计 . 32
3.4.1 标准抛物面天线设计考虑因素 . 32
3.4.2 标准抛物面天线设计步骤 . 3 3
3.4.3 Ku 波段抛物面天线设计及仿真 3 4
结 论 . 38
致 谢 . 39
参 考 文 献 . 40本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 41 页
1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论
1.1 1.1 1.1 1.1 引言引言引言引言
数字卫星电视业务是近十几年发展异常迅速并且还在被广泛应用的卫星电
视接收业务 。 与传统的陆基电视接收业务相比 ， 它具有覆盖范围广 、 入户成本低 、