便携式卫星通信地面站天线单元设计与实现

摘要

近年来，随着无线电通信技术的发展，高质量、高数据量的卫星通信需求日益增多。便携式卫星通信站由于其携带方便、操作方便、适用于野外工作环境等优势在越来越多的卫星通信中发挥重要作用，承担起一线现场的指挥调度、信息传递的重要作用，实时的语音、视频、数据等多媒体通信业务。
　　本文以某便携式卫星通信地面站为研究对象，主要对便携站的天线单元进行研究，根据系统对天线单元的指标要求，研制了一种等效口径为1米的Ku频段天线单元，该天线单元基于VSAT卫星通信网，通过天线单元，可与后方指挥中心建立基于IP的透明链路，实现用户业务需求。高精度的便携式卫星通信地球站具有全自动工作模式和手动工作模式。在全自动工作模式下，通过一键对星设置，软件自动解算相关参数，并控制执行机构完成天线展开，自动跟踪并锁定卫星；通过一键收藏设置，可自动完成天线的折叠收纳，具有简洁自动，快速建链，无须校准等优势。手动工作模式主要用于系统断电情况下，通过随设备配置的手柄，转动方位和俯仰机构，完成天线收藏。
　　本文对天线单元进行了总体布局设计，将天线单元划分为天馈分系统、伺服分系统、电源分系统三部分。采用理论计算，对伺服系统进行了设计，通过相应跟踪算法实现天线的自动对星。为了降低天线单元的重量，采用了碳纤维材料制造天线反射面，既提高了反射面的强度又降低了其重量，同时，采用ABAQUS软件对天线单元系统中的反射面及其支撑架进行强度仿真分析，保证天线单元在8级风速下能正常工作。针对系统中功放模块的高热量问题，对功放模块进行散热设计，通过统计热源热量，进行热源布局优化设计。通过优选低热阻材料，降低传热热阻。通过优化散热器结构设计，提高散热能力。并使用6SigmaET软件对散热方案进行仿真校核，结果显示，该散热方案可以满足功放模块的散热需求，保证便携站的正常通信。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 卫星通信地球站的研究与现状

1.3 本文的内容安排

第2章 便携式卫星通信地面站的原理和系统组成

2.1 卫星通信

2.2 便携式卫星通信地面站

2.3 跟踪对星技术

2.4 本章小结

第3章 便携站天线单元设计

3.1 设计输入

3.2 总体布局设计

3.3 伺服传动设计

3.4 整体模型设计

3.5 抗倾覆设计

3.6 接口设计

3.7 底座设计

3.8 双气弹簧机构设计

3.9 本章小结

第4章 天线单元反射面结构强度仿真

4.1 天线反射面的碳纤维结构

4.2 天线反射面及支撑架模型前处理

4.3 结果分析

4.4 本章小结

第5章 便携站功放模块热设计及仿真分析

5.1 传热基本原则

5.2 功率放大器热设计

5.3 热设计仿真

5.4 热测试和散热措施总结

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献