波导缝隙天线与磁窗天线的研究

发布时间：2018-01-08 13:17

  本文关键词：波导缝隙天线与磁窗天线的研究　出处：《电子科技大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 波导缝隙天线 磁窗天线 黑障通信

【摘要】：文章主要研究两种不同的天线,第一种为波导缝隙天线,第二种为磁窗天线。波导缝隙天线在军民两个领域都有重要地位,因此研究快速有效的设计低副瓣高增益的波导缝隙天线具有重要意义。随着高超声速飞行器的发展和飞行器再入大气层任务的增多,通信中断给飞行器和宇航员的安全带来的巨大的威胁,研究如何克服黑障通信也具有重要意义。第一部分为低副瓣高增益的波导缝隙天线研究。设计缝隙阵列天线最大的难点就是解决缝隙间的内外互耦。本文根据Stevenson等效电路法设计了两个X波段低副瓣波导缝隙阵列天线。阵列天线采用宽边开纵向缝隙的方式来设计,并且采用了效率高的驻波阵列。通过建立多个缝隙时的谐振长度提取模型,计算了存在缝隙间互耦时的谐振长度。发现虽然Stevenson公式中计算不同电导下的缝隙偏移量时没有考虑缝隙之间的耦合,但是结合多个缝隙存在互耦时提取的谐振长度,能够简单有效的设计波导缝隙驻波阵列天线。线阵中心频率实测增益为17.83dB,仿真结果为18.2dB,实测副瓣为-28.12dB,仿真结果为-29.97dB。平面阵列中心频率实测增益为27dB,仿真结果为27.9dB,实测H面副瓣为-27.2dB,E面副瓣为-22.4dB,仿真结果H面副瓣为-29.9dB,E面副瓣为-22dB,两个阵列天线测试结果和仿真结果吻合良好。第二部分为磁窗天线的设计与研究。根据磁化等离子体的散射特性,设计了用于克服黑障通信的磁窗天线。磁窗天线采用磁体和微带天线的一体化设计。仿真计算了不考虑磁体作为接地板、考虑磁体作为接地板和存在天线罩时三种情况下的微带天线并进行了加工测试。天线在微波暗室中进行了测试,测量得到了天线S11、轴比和方向图。结合仿真计算总结了天线实测指标与仿真结果的差别。同时对用于实验研究的两种辉光放电等离子体的等离子体密度进行了测量。将测量得到的等离子体源结合磁窗天线进行了仿真计算。最后进行了黑障通信的地面模拟实验。实验表明采用磁窗天线可以明显改善等离子体对天线辐射电磁波的衰减。
[Abstract]:This paper mainly studies two kinds of antennas, the first is waveguide slot antenna and the second is magnetic window antenna. Waveguide slot antenna plays an important role in both military and civil fields. Therefore, it is important to study the fast and effective design of waveguide slot antenna with low sidelobe and high gain. With the development of hypersonic vehicle and the increase of re-entry mission. The disruption of communications poses a great threat to the safety of aircraft and astronauts. It is also of great significance to study how to overcome the black barrier communication. The first part is the study of waveguide slot antenna with low sidelobe and high gain. The biggest difficulty of designing slot array antenna is to solve the internal and external coupling between gaps. Two X-band low-sidelobe waveguide slot array antennas are designed by tevenson equivalent circuit method. A high efficiency standing wave array is used, and the resonant length extraction model is established for multiple gaps. The resonant length of the gap coupling is calculated and it is found that the coupling between the gaps is not considered in the calculation of the crevice offset under different conductance in the Stevenson formula. However, considering the resonant length of multiple slots with mutual coupling, the antenna of waveguide slot standing wave array can be designed simply and effectively. The measured gain of the central frequency of linear array is 17.83 dB. The simulation results are 18.2 dB, -28.12 dB and -29.97 dB respectively. The gain of plane array center frequency is 27 dB and the simulation result is 27.9dB. The measured value of the H-plane sidelobe is -27.2 dB and the E side sidelobe is -22.4dB. the simulation results show that the H-plane sidelobe is -29.9 dB and the E side sidelobe is -22dB. The experimental results of the two arrays are in good agreement with the simulation results. The second part is the design and research of the magnetic window antenna. According to the scattering characteristics of magnetized plasma. The magnetic window antenna used to overcome the black barrier communication is designed. The magnetic window antenna is designed by the integration of the magnet and the microstrip antenna. The simulation calculation does not consider the magnet as the floor connection. Considering the magnet as the microstrip antenna with the floor connection and the presence of the radome, the microstrip antenna was processed and tested. The antenna was tested in the microwave darkroom and the antenna S11 was measured. Axial ratio and pattern. The difference between the measured parameters of antenna and the simulation results is summarized. At the same time, the plasma density of two kinds of glow discharge plasma used in experimental research is measured. The plasma source is simulated with the magnetic window antenna. Finally, the ground simulation experiment of black barrier communication is carried out. The experiment shows that the magnetic window antenna can obviously improve the attenuation of the radiation electromagnetic wave of the antenna by using the plasma.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN820

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本文编号：1397258