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基于二维透镜天线的毫米波功率合成研究

作　者: 杨楠
导　师: 吴锡东
学　校: 浙江大学
专　业: 物理电子学
关键词: 毫米波空间功率合成功率合成效率双曲透镜新月透镜龙伯透镜鳍线
分类号: TN73
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文旨在研究一种新型的毫米波空间功率合成技术——利用透镜天线在喇叭天线腔内直接放大合成。本文理论推导、仿真优化并加工测试了三种实用的基于二维空气透镜的功率合成器,分别是双曲透镜、新月透镜和龙伯透镜,随后还研究了波导—微带的鳍线过渡。本文的主要理论创新有：1.首次拓展二维单面透镜的设计参数,使基于新月透镜的功率合成器从窄带结构变成宽带结构,且合成效率进一步提高,大大提高了实用价值。2.首次提出了一种新型的基于龙伯透镜的空间功率合成系统,并针对龙伯透镜的特点做出了改进,不仅具有尺寸小的特点,而且带宽也比较宽。3.所有透镜结构都是等效的空气透镜,没有介质损耗,带来了高稳定、易加工、低损耗等十分优异的性能。4.提出了一种简化结构的对跖鳍线结构,一共只有四个设计参数,带宽却十分宽,具有设计简单,性能优异等特点。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
插图目录  8-13
表格目录  13-14
术语列表  14-16
目录  16-20
第一章绪论  20-34
  1.1 课题研究背景及意义  20-21
  1.2 空间功率合成技术简介  21-25
  1.3 国内外研究现状  25-31
    1.3.1 准光功率合成  25-27
    1.3.2 波导内功率合成  27-28
    1.3.3 尺寸扩展型波导内功率合成  28-30
    1.3.4 其他技术功率合成  30
    1.3.5 理论研究  30-31
  1.4 本文研究内容及章节安排  31-34
    1.4.1 研究内容  31-32
    1.4.2 章节安排  32-34
第二章透镜理论  34-48
  2.1 引言  34-35
  2.2 几何光学  35-36
    2.2.1 光程的概念  35
    2.2.2 费马原理  35-36
    2.2.3 马吕斯定律  36
  2.3 透镜知识  36-39
    2.3.1 设计原理  36-37
    2.3.2 不分区的简单透镜  37-38
    2.3.3 龙伯透镜  38-39
  2.4 等效折射率  39-42
    2.4.1 矩形波导内TE_(10)模的场分布  39-40
    2.4.2 等效折射率的产生  40-42
  2.5 其他重要概念  42-45
    2.5.1 相位误差、幅度误差和合成效率  42-44
    2.5.2 F参数和平衡参数  44-45
    2.5.3 样条曲线  45
  2.6 本章小结  45-48
第三章二维单面透镜系统的设计  48-76
  3.1 引言  48
  3.2 二维单面透镜曲面设计  48-52
    3.2.1 曲透镜曲面设计  49-50
    3.2.2 新月透镜曲面设计  50-52
  3.3 二维单而透镜的功率分布  52-55
    3.3.1 双曲透镜的功率分布  52-54
    3.3.2 新月透镜的功率分布  54-55
  3.4 二维波导透镜系统的参数研究  55-65
    3.4.1 波导双曲透镜系统的参数研究  56-61
    3.4.2 波导新月透镜系统的参数研究  61-65
  3.5 二维波导透镜系统的仿真结果及分析  65-71
    3.5.1 波导双曲透镜系统的仿真结果及分析  65-69
    3.5.2 波导新月透镜系统的仿真结果及分析  69-71
  3.6 二维波导透镜系统的实测结果及分析  71-75
    3.6.1 背靠背双曲透镜系统的实测结果及分析  71-73
    3.6.2 背靠背新月透镜系统的实测结果及分析  73-75
  3.7 本章小结  75-76
第四章二维龙伯透镜系统的设计  76-88
  4.1 引言  76-77
  4.2 透镜设计  77-78
    4.2.1 透镜表而方程  77
    4.2.2 透镜成立条件  77-78
  4.3 系统设计  78-80
  4.4 参数研究  80-83
    4.4.1 透镜对龙伯透镜系统插入损耗的影响  81-82
    4.4.2 馈源对龙伯透镜系统插入损耗的影响  82
    4.4.3 过渡透镜对龙伯透镜系统插入损耗的影响  82-83
    4.4.4 龙伯透镜系统最终参数选取  83
  4.5 二维龙伯透镜系统的实验结果  83-86
  4.6 本章小结  86-88
第五章波导—微带过渡的鳍线设计  88-96
  5.1 引言  88-89
  5.2 对跖鳍线结构  89-90
  5.3 原理分析  90-91
    5.3.1 模式转换  90-91
    5.3.2 阻抗变换  91
  5.4 参数研究  91-93
    5.4.1 样条曲线1中参数L和c_1的影响  91-92
    5.4.2 样条曲线2中参数t和c_2的影响  92-93
  5.5 实验结果  93
  5.6 本章小结  93-96
第六章总结与展望  96-98
  6.1 本文总结  96-97
  6.2 未来工作展望  97-98
附录A 背靠背双曲透镜系统的主要部分加工图  98-100
附录B 背靠背新月透镜系统的主要部分加工图  100-102
附录C 背靠背龙伯透镜系统的加工图  102-104
附录D 单路测试鳍线/功放的波导加工图  104-106
参考文献  106-114
作者简历  114-116
攻读学位期间取得的研究成果  116-117

基于二维透镜天线的毫米波功率合成研究

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