多模喇叭天线设计与研究

发布时间：2020-04-05 02:09

【摘要】：多模喇叭具有结构简单、带宽较宽、损耗低、功率容量大、加工方便等优点,且可根据实际需要获得轴对称的辐射方向图,因此被广泛应用于微波毫米波及准光天馈系统。论文围绕多模喇叭的计算理论与分析设计展开研究,主要工作如下:首先阐述了多模喇叭的工作原理和设计方法-模比法,通过在波导不连续处激发出高次模TM_(11)、TE_(12),合理设置移相段的长度,在喇叭口面得到合适的模比和相位,从而获得所需的辐射方向图。在此基础上利用模比法设计了一款变张角多模喇叭,分析计算了在各个截面处的模比,多模喇叭在5GHz-6GHz的频带内实现了旋转轴对称的辐射方向图,等化带宽为20%,天线增益为21dBi。其次设计了一款介质环加载多模喇叭并分析其性能,在5.2GHz-6GHz的频带内辐射方向图旋转轴对称,天线增益为21dBi,介质环加载多模喇叭具有增益高的特点,缺点是尺寸太大。设计了一款波纹环加载多模喇叭,通过仿真分析,多模喇叭在5.5GHz-6.5GHz频带内得到旋转轴对称的辐射方向图。加工测试单极化波纹环加载多模喇叭,实测其阻抗带宽为60%,方向图实测结果表明在5.5GHz-6.5GHz能够得到等化波束,等化电平在-10dB左右。其交叉极化电平低于主极化电平25dB,天线增益为12dBi,实测结果与仿真结果比较吻合。设计仿真了双极化波纹环多模喇叭,采用平衡馈电模式,经过仿真分析,在所设计的频带内能实现等化波束。
【图文】：

多模喇叭时需要分析和利用波导内部的各种模式场分布，形波导[61]和矩-圆波导转换器[62]，其中也涉及到波导内部工作原理和理论设计方法-模比法。理论概述采用金属管传输电磁波的重要导波装置，，特点是结构简单，广泛应用于如耦合器，隔离器，衰减器等的设计，矩形 TE 模几何结构示于图 2.1，其中假定波导中填充有介电常数为边沿 x 轴，所以有 a>b。

研究生学位论文 第二章 波导及多模喇叭理论概述7图 2.2 圆形波导结构示意图2.2.1 圆波导 TE 模对于 TE 模， E 0z，zH 是波方程 H022 zzk H的解。若 jzzzzhe H ,, ,，则上式可以用圆柱坐标表示为： ,011222222 czk h（2-18）同理，利用分离变量法，hz的解可以写为： znch , Asinn BcosnJk（2-19）Jn（x）为第一类贝塞尔函数，A、B 为常数，我们要确定截止波数 kc，这可以通过施加波导壁上的边界条件 Etan=0 来实现。因为 Ez=0
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN823

【参考文献】

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本文编号：2614387