网状天线无源互调分析的优化

卫星通信技术始于20 世纪60 年代，在七八十年代得到蓬勃发展；20 世纪90 年代，个人移动通信的应用为卫星通信的发展注入了新的动力。天线技术是卫星通信的关键技术，随着航天技术的发展，对星载天线提出更严格的要求——波束更窄、增益更高、通信距离更远，这促使天线反射面的尺寸越来越大、发射功率越来越大。受发射体积和发射质量的限制，可展开网状反射面天线（Deployable Mesh Reflector Antenna）因具有质量轻、天线收拢状态的体积小、天线的展缩比大、工作频带宽等特点，在空间应用中被广泛使用。天线的收发共用天线（或仅发射天线）位于接收天线附近时，天线所产生的PIM 对于系统性能造成严重影响。因此，在天线设计之初即可进行网状天线PIM 的分析评估对于网状天线的设计至关重要。图3－24 所示为网状反射面天线收发共用的星载通信系统框图。

图3-24　网状反射面天线收发共用的星载通信系统框图（书后附彩插）(www.xing528.com)

然而，金属网的微观接触机制非常复杂，网反射天线的PIM 建模的理论方法目前仍处于起步阶段。总体而言，2002 年，Pelosi 课题组提出了PIM 散射是由非线性金属接触引起的。他们还通过将时域物理光学（TDPO）方法应用于非线性空间来预测PIM。但是，由于入射波近似平面波，并且TDPO 方法有很多严重的累积误差，因此该方法在计算复杂的微波分量时并不准确。为了解决这个问题，刘莹、毛煜茹等人基于频域仿真和非线性电路，提出了一种由金属板和间隙组成的固体反射器天线上的PIM 协同计算方法。2013 年，江洁、李团结等人研究了金属丝网的PIM 问题，在分析金属丝网接触非线性时，将GW模型与Hertz 接触理论相结合，建立了金属丝粗糙面上接触载荷与实际接触面积的关系。2018 年，武东伟、谢拥军等人提出了一种基于实际编织形式的网状反射面天线的PIM 预测方法，并分析了金属网张力、表面粗糙度、温度和其他因素对于网状发射面天线的PIM 影响规律。