GPS/WLAN信號同時接收的天線設(shè)計
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根據(jù)上述這些分析和仿真，制造出了幾個天線，其中兩個如圖5所示(左圖為天線A，而右圖為天線B)。這些天線基本上都一次性滿足了所有電氣方面的要求和空間質(zhì)量要求，這在很大程度上歸功于良好的設(shè)計過程控制、仿真和驗證的廣泛使用以及卓越的機械設(shè)計和加工經(jīng)驗。
圖6顯示了天線A和天線B的回波損耗，其頻響曲線與圖1中期望的仿真結(jié)果非常相近。仿真和實際硬件之間的差異可能由于實驗室中一些調(diào)整所引起，盡管這些調(diào)整很小。所測的兩個天線的輻射圖和增益如圖7所示。其中，圖7的左上部分和左下部分是天線A分別在1.8 GHz和2.25 GHz的測量結(jié)果，而圖7的右上部分和右下部分則分別是天線B分別在1.8 GHz和2.25 GHz的測量結(jié)果。每個輻射圖都包括0、45、90和135度方位圖截面。注意這些所測輻射圖與圖2中的仿真結(jié)果的相似之處。測量的后瓣性能與仿真相似，不過并沒有對所有天線都進行測量。
除了“常規(guī)”的天線要求之外，衛(wèi)星有效載荷在發(fā)射前的地面測試中，還需要一個通道來測試衛(wèi)星上部機艙內(nèi)的通信鏈路，并且在不向上部機艙輻射的條件下，提供與衛(wèi)星有效載荷的通信。最終，要求天線在非?？拷l(wèi)星的各種其它子系統(tǒng)的條件下有效地工作，包括太陽能電池陣列板。為了提供一種方法，使天線不往上部機艙中輻射，而又提供一個與天線通信的通道，需要一些特殊的考慮。考慮過使用波導(dǎo)的方法，但是結(jié)構(gòu)上卻無法實現(xiàn)。對各種天線盒和天線帽進行EM仿真以確定截止特性和熱點，最終開發(fā)出一種將濾波器和天線結(jié)合在一起的設(shè)計方案，稱作為“濾波天線”。
這種新設(shè)計的部分難點在于腔內(nèi)或波導(dǎo)中存在天線諧振。在經(jīng)歷了一些不成功的實驗之后，將濾波器理論和天線理論結(jié)合在一起，并對耦合諧振器模型進行仔細優(yōu)化，用來設(shè)計濾波天線。該設(shè)計包括一個類似蓋子的天線帽，其對濾波損耗的影響最小(圖8)，增加這個帽只是為了測試(在衛(wèi)星應(yīng)用中并不需要)。EM仿真結(jié)果顯示，諧振點的位置非常敏感，其位置隨著所加天線帽的位置而變化，特別是低端諧振點?；夭〒p耗和插入損耗的仿真結(jié)果如圖9所示，而圖10則顯示了測試出來的雙端口插入損耗(上半部分)和雙端口回波損耗(下半部分)。除了實驗室中為了改進低邊帶的回波損耗而進行的某些調(diào)節(jié)后的測量之外，仿真數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)極其一致。圖11顯示了濾波天線的仿真EM場的側(cè)視圖，以及端口間的耦合機制。
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