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Ka波段圆极化单脉冲天线

作　者: 刘伟
导　师: 王建
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 毫米波角锥喇叭天线圆极化和、差馈电网络
分类号: TN820
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文介绍了两套28个辐射单元的单脉冲体制的圆极化喇叭阵列天线的设计方法,并将设计好的天线进行了加工和测试。测试结果和仿真结果吻合很好,且都满足设计要求。设计的关键点在于如何获得圆极化辐射特性,而一般给喇叭馈入的场都是线极化的。在设计中,令喇叭里传输两个极化方向的场,如TE10模式和TE01模式。若是两个模式传播至喇叭的外口面上时,其幅度一致,相位差90deg,则可获得圆极化的辐射特性。给喇叭耦合馈电的波导,工作在主模TE10模式下。为了给喇叭馈电后在喇叭中产生两个模式,可采用斜缝耦合馈电或者在喇叭喉部加载介质片,同时设计好喇叭喉部的横向尺寸,将其它不需要得高次模虑掉。本文用经典理论分析了喇叭的远场方向图辐射特性,特别是其圆极化轴比特性。根据圆极化形成的原理设计了给喇叭多模馈电的物理结构。设计有3种不同的天线单元结构,并且用HFSS对其进行了仿真。从这3种单元结构中挑选了两种相对较为合适的单元用来组成阵列天线。通过阵列综合设计计算得到了单元数N、单元间距d和电流激励分布。将阵列建模仿真,所以端口加载理想的电流激励分布。阵列设计好之后,设计了一幅和、差馈电网络。馈网采用H-T级联的方式组成,和差器则采用魔T。为了节省空间,这里的魔T都设计成折叠结构。和、差馈电网络非常重要,直接关系到和、差波束的穿刺余量。最后,将阵列通过和、差馈网接上进行整体仿真优化设计。在阵列天线仿真设计好之后,交付加工,并进行测试。测试结果与仿真结果吻合很好,证明了本文介绍的方法科学可行。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究工作的背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究历史和发展现状  11-13
  1.3 询问天线基本工作原理介绍  13-14
  1.4 询问天线设计中的关键要素  14-15
  1.5 本文的研究内容及章节安排  15-16
  1.6 设计指标要求  16-17
第二章圆极化喇叭单元天线设计及其仿真  17-40
  2.1 引言  17-18
  2.2 圆极化理论  18-22
  2.3 圆极化角锥喇叭设计原理  22-30
    2.3.1 角锥喇叭天线的理论分析与计算  22-28
    2.3.2 角锥喇叭天线的仿真分析  28-30
  2.4 介质片加载圆极化角锥喇叭天线单元的设计  30-33
  2.5 一馈一圆极化角锥喇叭天线单元的设计  33-36
  2.6 一馈二圆极化角锥喇叭天线单元的设计  36-38
  2.7 小结  38-40
第三章阵列综合设计及其仿真  40-55
  3.1 引言  40-41
  3.2 阵列综合设计  41-44
  3.3 一馈一圆极化角锥喇叭阵列天线阵的仿真  44-49
  3.4 一馈二圆极化角锥喇叭阵列天线阵的仿真  49-54
  3.5 小结  54-55
第四章馈电网络设计  55-66
  4.1 引言  55-56
  4.2 H-T 波导的匹配元件形式  56-57
  4.3 魔 T 的设计与仿真结果  57-58
  4.4 功分网络整体设计  58-65
    4.4.1 一馈一圆极化阵列天线的1 分28 馈网介绍  58-61
    4.4.2 一馈二圆极化阵列天线的1 分14 的馈网设计  61-65
  4.5 小结  65-66
第五章阵列天线整体仿真设计  66-78
  5.1 馈网为1 分28 的圆极化喇叭列天线的整体仿真  66-71
  5.2 馈网为1 分14 的圆极化喇叭阵列天线的整体仿真  71-75
  5.3 小结  75-78
第六章天线测试与分析  78-87
  6.1 引言  78-80
    6.1.1 远场方向图的测量方法  78-79
    6.1.2 椭圆极化波的轴比测量方法  79-80
  6.2 测试方案及其步骤  80-81
  6.3 馈网为1 分28 的圆极化喇叭阵列天线测试结果分析  81-86
  6.4 小结  86-87
第七章结论与展望  87-89
致谢  89-90
参考文献  90-91
作者攻硕期间取得的成果  91-92

Ka波段圆极化单脉冲天线

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