双波段喇叭天线的研究与设计

发布时间：2020-07-24 01:48

【摘要】：本文的主要研究内容为双波段喇叭天线。论文首先介绍了双波段喇叭天线研究的背景和意义,以及双波段喇叭天线的国内外研究动态。根据本文设计内容对喇叭天线辐射理论和设计指标、多模喇叭天线和波纹喇叭天线基本理论做了有针对性的详细论述。本文主要完成了以下工作内容:1、论文阐述了实现喇叭天线双波段技术的两种不同结构形式,研究分析了嵌套式双波段喇叭天线以及共口面式双波段喇叭天线的设计原理和性能。分别设计出嵌套式L/C双波段喇叭天线和C波段多模喇叭天线,对其性能进行了分析。以此为基础,又分别研究了工作于L/C双波段和X/Ka双波段的共口面式双波段喇叭天线的设计,提出了具体的实现方案和设计方法,并进行了仿真分析。所设计的两个双波段喇叭天线在L波段的增益大于12dBi,C波段增益大于21dBi,X波段增益大于22dBi,Ka波段增益大于30dBi,均满足设计要求。2、为了进一步提升各波段喇叭天线性能,在L波段,采用在喇叭辐射段阶梯耦合馈电的形式,在保证电性能的前提下,减小了天线尺寸;在C波段,采用矩圆过渡段和变张角结构一体化设计的双模喇叭天线技术,提升了方向图的等化性能,并且使得天线结构紧凑,尺寸得到进一步减小;在X/Ka波段,采用变张角双模结构及波纹喇叭技术,实现了较低的副瓣电平和交叉极化电平,方向图等化性能进一步提升,优化了天线双波段同时工作的方向图。3、为了实现C波段的双极化工作,设计了工作于C波段的正交模耦合器(OMT),仿真并分析了各馈电端口的传输特性。该正交模耦合器在C波段工作频率下两端口的反射损耗均小于-15dB,VSWR均小于1.5,端口隔离度大于45dB。对该OMT制作实物并测试,测试结果与仿真结果基本吻合。为了实现L波段收发天线间的高隔离度,提出了在L波段两天线中心放置隔离板并且隔板上加扼流槽的措施,天线隔离度提高了15dB。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN823
【图文】：

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用了同轴加载介质杆的形式，外层也采取得了良好的匹配特性和辐射特性。英[3]设计了一种 S/C/X 三波段嵌套式E11模，通过采用对称反相激励措施，望远镜 4m 天线。2015 年，电子科技 Ku/K/Ka 三波段共喇叭的馈源结构，构，优化了天线的尺寸，同时馈源性比小于 1.1。电子科技大学的张玉珍段喇叭天线，获得了良好的方向图特在±40 度范围内，高低频获得了一致带宽只有 2%左右。比较有代表性的是设计了一种工作于 94GHz 和 220GHz纹控制辐射方向图，高波段采用双模变对高频辐射性能造成产生明显影响。

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第一章绪论3图1.2 嵌套式双波段喇叭天线示意图[5]国外科研人员对于多波段喇叭天线的研究也较为深入，并取得了较大的成果。1963 年 Potter[7]提出了一种台阶结构的双模喇叭，这种喇叭具有 E 面和 H 面等化较好的特性。Kralovec 和 Gothard[8]等人设计了在两个分离的宽频带内分别独立工作的同轴波纹喇叭，内导体为波纹喇叭结构，用来辐射高波段，内外导体之间辐射低波段，获得了良好的辐射特性。国外的 Carpenter[9]设计了一种双槽深波纹喇叭，不同的槽深对应于不同的工作波段，在两个频段内均取得了良好的辐射方向图。比较有代表性的研究成果是，1980 年，美国的 R. Garcia[10]设计的一款共喇叭口面双波段天线

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该天线高低频率比约为 3 倍，达到了较高的增益且交叉极化较低，但在±90°范围内第一旁瓣较高，因此不适合作为反射面天线的馈源使用。图1.3 共口面式双波段喇叭天线[10]图1.4 嵌套式双波段喇叭天线[11]

【参考文献】