高增益高效率圆极化波导缝隙天线的研究

发布时间：2017-05-24 15:29

  本文关键词：高增益高效率圆极化波导缝隙天线的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高增益天线始终是雷达、通信、遥感遥测、空间技术等诸多领域研究者们孜孜不倦追求的目标。而圆极化天线由于抗干扰能力强、能够接受任意极化形式来波等而受到广泛的关注。同时波导缝隙天线具有高增益、高效率、结构紧凑等优点,因此本文基于传统的波导缝隙阵列天线结构,研究高增益、高效率、圆极化天线的设计。论文内容主要包括：第一,系统综述了国内外圆极化波导缝隙天线的研究历史以及发展状况。第二,提出了一种新颖的波导缝隙馈电圆极化贴片天线的设计方法。天线在馈电波导宽边开纵缝的基础上,加载了一种改进型的切角贴片。圆极化性能由一对分裂的切角贴片来自由实现,改善的效率由馈电波导来获得。最终设计加工了中心频率为10.5GHz的1×10线阵。测得的阻抗带宽为4%,轴比带宽为3.3%,口径效率为62%。以1×10线阵为基础,构建16×10天线阵列仿真模型,仿真表明天线口径效率可以达到87.9%。第三,设计了一种新型波导缝隙加载薄金属腔和十字缝隙的圆极化天线阵。该天线不采用任何介质材料,从而进一步减少天线损耗、提高效率。辐射单元由三部分组成。分别是馈电波导、方形薄腔体以及在腔体上表面刻蚀的正交十字缝隙。耦合缝从馈电波导中将能量耦合至上方的腔体。腔体起着极化扭转和阻抗匹配的作用。正交十字辐射缝产生两种正交的电场模式形成圆极化波向自由空间辐射。本文设计了16×16平面阵列,仿真得到面阵的阻抗带宽为2.3%,轴比带宽为2%,增益为32.3dB,口径效率达到了88.3%,实现了对天线高增益、高效率的要求。本文设计的两种波导缝隙圆极化天线阵列,具有馈电波导宽面纵缝加载圆极化辐射单元的结构特点。天线的圆极化辐射性能主要由加载的辐射结构实现,调节灵活；而整个辐射单元对于馈电波导又等效为并联的纵缝,能够采用传统的波导缝隙阵列的设计方法进行高增益天线的设计。这一结构上的创新,不仅使天线具有传统波导缝隙天线的高增益、高效率的优点,易于设计,还易于实现良好的圆极化性能,应用前景非常广阔。
【关键词】：高增益 高效率 圆极化 波导缝隙天线 贴片阵列 极化扭转 十字缝隙
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN823.24
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.2 圆极化波导缝隙天线的研究现状8-11
• 1.3 论文的内容与结构安排11-12
• 2 波导缝隙天线理论基础12-22
• 2.1 天线的基本理论12-17
• 2.1.1 辐射方向图12
• 2.1.2 方向图参数12-13
• 2.1.3 方向性13-14
• 2.1.4 天线的增益和效率14-15
• 2.1.5 口径效率15-16
• 2.1.6 极化16-17
• 2.2 矩形波导缝隙天线的设计原理17-21
• 2.2.1 波导缝隙天线的几种缝隙及其等效电路17-19
• 2.2.2 波导缝隙阵列天线设计方法19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 波导缝隙馈电的圆极化贴片阵列天线的设计22-38
• 3.1 圆极化微带天线22-24
• 3.1.1 微带天线理论22
• 3.1.2 切角贴片实现圆极化22-24
• 3.2 波导缝隙馈圆极化贴片单元的设计24-30
• 3.2.1 天线单元基本结构25
• 3.2.2 波导的选择25-26
• 3.2.3 单元参数分析26-29
• 3.2.4 单元仿真结果29-30
• 3.3 1×10均匀直线阵列的设计30-32
• 3.3.1 一维直线阵列结构30-31
• 3.3.2 金属圆盘半径和探针高度对S参数的影响31-32
• 3.4 加工测试32-35
• 3.4.1 实验准备32
• 3.4.2 测试结果与分析32-35
• 3.5 16×10平面阵列的设计35-36
• 3.5.1 面阵结构图35-36
• 3.5.2 面阵仿真结果36
• 3.6 本章小结36-38
• 4 波导缝隙馈电的圆极化十字缝隙阵列天线的设计38-60
• 4.1 圆极化天线单元的设计38-46
• 4.1.1 天线单元基本结构38-39
• 4.1.2 波导的选择39
• 4.1.3 单元参数分析39-46
• 4.2 1×16均匀直线阵列的设计46-50
• 4.2.1 一维直线阵列结构46-47
• 4.2.2 馈电点位置和探针高度对馈电结构S参数的影响47-48
• 4.2.3 线阵仿真分析48-50
• 4.3 16×16均匀分布面阵的设计50-55
• 4.3.1 16×16面阵结构图50-51
• 4.3.2 馈电波导的设计51-55
• 4.4 面阵仿真结果分析55-59
• 4.4.1 面阵最终优化参数55-56
• 4.4.2 面阵仿真结果56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 结束语60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李进杰;徐坤;;一种波导缝隙耦合馈电的微带天线阵[J];青岛大学学报(自然科学版);2010年03期

2 李 龙 ,张 玉 ,李建瀛 ,梁昌洪;大型波导纵缝阵列天线的分析与设计[J];微波学报;2002年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 孟明霞;平面天线的双频和双极化研究[D];电子科技大学;2009年

  本文关键词：高增益高效率圆极化波导缝隙天线的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：391220