超宽带变形TEM喇叭天线及阵列的小型化研究

发布时间：2017-12-11 00:04

  本文关键词：超宽带变形TEM喇叭天线及阵列的小型化研究

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【摘要】：TEM喇叭天线由于其结构特点,具有高功率容量、超宽带、方向性好等特性,广泛应用于通信、雷达、电磁兼容、反隐身等领域。在低频端,标准TEM喇叭天线的反射系数较差,天线的低频能量只有很少一部分辐射出去,这限制了TEM喇叭天线的应用范围。因此,怎样降低TEM喇叭天线的低频能量反射是TEM喇叭天线设计中的一个重要考虑因素。本文首先简单介绍了标准TEM喇叭天线,标准TEM喇叭天线由于具有恒定特性阻抗,其反射系数往往较大。而指数渐变TEM喇叭天线的特性阻抗从馈电端口到末端端口平滑渐变,反射系数小。本文设计了极板宽度线性渐变、抛物渐变、指数渐变三种类型的指数渐变TEM喇叭天线,分析了三种类型天线的驻波比以及主射方向上远场脉冲峰峰值,通过驻波比、峰峰值的比较,得出：极板宽度线性渐变的指数渐变TEM喇叭天线的反射系数最小,远场脉冲峰峰值最大。然后在天线轴长一定的条件下,分析了TEM喇叭天线末端端口阻抗对天线主射方向上远场脉冲峰峰值的影响,当末端端口阻抗为215Ω时,远场峰峰值最大。其次,在极板宽度线性渐变、末端端口阻抗取215Ω的条件下,设计了新型的指数渐变TEM喇叭天线,然后基于电流主要分布在天线极板的边缘,对天线进行了变形处理：用椭圆柱切割天线极板。所设计的超宽带变形TEM喇叭天线的低频反射系数小峰峰值更大,在0.23-4GHz频率范围内,天线的VSWR2.最后设计了介质加载的超宽带变形TEM喇叭天线,结果表明：介质加载大大减小了天线的低频反射系数,使天线的物理尺寸减小了约30%。最后,分析了超宽带变形TEM喇叭阵列天线的辐射特性,结果表明：当相邻天线单元的边缘间距较小时,叠状阵列天线的低频辐射特性得到改善,但在部分高频点,驻波比性能发生恶化,导致远场峰峰值减小；槽状阵列天线的低频截止频率略有增加,但在工作频带内,驻波比性能得到改善,远场峰峰值增加；阵列天线的E面能量方向图只与E面的天线单元分布有关,而与H面的天线单元分布无关,同理,阵列天线的H面能量方向图只与H面的天线单元分布有关,而与E面的天线单元分布无关。本文着重分析了极板宽度渐变形式、天线端口末端阻抗、极板切割、介质加载对TEM喇叭天线的驻波比的影响,在此基础上,设计了超宽带变形TEM喇叭天线,改善了TEM喇叭天线的低频辐射特性,扩展了带宽。然后分析了TEM喇叭阵列天线的辐射特性,得出了阵列天线辐射特性与单元天线分布之间的关系。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN823

【参考文献】

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1 丁晓磊,王建,郭宏,林昌禄;对数周期偶极天线扇形阵的分析[J];电波科学学报;2003年06期

2 王建国,田春明,刘小龙,葛德彪;超宽带TEM天线的数值模拟[J];强激光与粒子束;2001年04期

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本文编号：1276385