自1975年以来,从IntelsatIV-A号国际通信卫星多波束卫星天线第一次商业化开始,多波束卫星天线研究有了爆炸式的发展。其在移动卫星通信、电视直播卫星、军事通信卫星等方面多波束天线的技术都有了极其广泛的应用。
加拿大,单口径多波束卫星通信天线,馈源喇叭阵列馈电,工作频点为45GHz和20GHz。采用圆极化,馈源阵列的尺寸为18.5cm16.2cm。实际测结果证明此天线的扫描范围是直径为80m的圆形区域。其副瓣电平、交叉极化电平和隔离度均在-25dB以下。
先进通信技术卫星ACTS[22]是NASA(美国国家航空航天局)于1993年发射的。该ACTS上所采用的天线有两副,一用于发射,一用于接收。其馈源包括三种形式的喇叭。
INTELSA-VI卫星[23]的多波束天线也由有收发分开的两副天线组成。工作于两个频段,C波段实现全球覆盖,Ku波段是两个点波束由单个喇叭馈源和对应的反射面结构实现。该天线馈源系统包括146个双模圆锥喇叭单元,76个用于产生东半球波束,79个用于照射西半球波束的产生,还有3个喇叭作为备用。
日本,研制了一种球面反射器,馈电单元由特殊形状的反射器和波纹喇叭组成地面站天线。此反射面天线有四个波束,工作于Ku频段,通过改变馈电单元的幅相分布来实现波束扫描,而此反射面天线主反射面保持不变。
以上,我们介绍的是国外著名的多波束天线及其特点,接下来,我们来介绍国内研究现状。
西安电子科技大学的张亦希[24]~研究了馈源阵列的排布对多波束反射面天线的影响,并研究了不规则阵列馈源赋形技术,减少了冗余。
西安电子科技大学的刘少东[25],研究了一种双反射面天线的快速分析方法。将几何光学方法和物理光学方法混合,避免了单纯利用物理光学方法计算量大的问题。
张正光[26]采用了近地卫星波束匹配法赋形反射面天线。反射面的目标函数是匹配波束,研究了物理光学方法近似分析近地卫星反射面的增益,并对其进行了数值仿真。西安电子科技大学的张天龄[27],采用差分进化算法的优化算法,物理光学结合物理绕射的分析方法研究了单馈源单偏置反射面天线和单馈源双偏置反射面天线对不同区域的方向性系数赋形设计,研究了中国国土的赋形。
张君[28]研究了如何利用图形电磁计算方法进行反射面的赋形设计。利用NURBS方法展开反射面,通过控制点的方法改变反射面的局部形状。NURBS曲面可以表示任意曲面。能够对反射面进行精密剖分,可以完成对任意形状反射面的赋形设计要求。
浙江大学的陈志华[29]分析了热形变对反射面天线电性能的影响,利用正交曲面坐标系中的样条函数分析反射面的形变。在瞬态热的分析当中,利用时间域的方法分析求解,分析了天线的瞬态热表现,反映了天线的在轨温度分布。