基于球形谐振腔的波导缝隙天线研究与实现
发布时间：2020-12-25 02:55
波导缝隙天线由于具有稳固的结构、低损耗和高功率承受能力等优点而被广泛应用于雷达探测、船舰导航等系统中。本文首先介绍了基于矩形波导和圆柱波导的波导缝隙天线的发展历史和研究现状,梳理了它们的优劣,然后阐述了缝隙天线的理论基础与辐射原理,在此基础上提出了一种基于球形谐振腔的缝隙天线的设计方法。本文的主要研究内容及创新点如下:1、研究了球形谐振腔在本征求解下模式的电磁场分布、谐振频率以及表面电流分布等特性,在此基础上设计并实现了一款基于球形谐振腔的双频缝隙天线。通过同时辐射球形谐振腔的基模TM101和第一阶高次模TM211,天线不仅可以实现双频工作特性,而且还在两个频段内保持良好的辐射特性。实测结果表明:在低频段,天线的中心频点为10.2 GHz,-10 d B绝对阻抗带宽为0.8 GHz,相对带宽为7.8%;在高频段,天线的中心频点为14.3 GHz,-10 d B绝对阻抗带宽为2 GHz,相对带宽为14.2%;天线在低频段和高频段的峰值增益分别为8.8和10.2 d Bi。此外,天线在两个频带内均实现稳定的定向辐射特性和较低的交叉极化水平。2、设计并实现了一款基于球形谐振腔的宽带缝隙天线。...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于脊波导的缝隙天线阵列
基于球形谐振腔的波导缝隙天线研究与实现10第2章缝隙天线的理论分析本章首先介绍了天线的一般分类及常见的基本电参数，然后重点阐述了理想平面缝隙天线和波导缝隙天线相关的基础理论与辐射原理，总结了波导缝隙天线的等效电路模型及缝隙的归一化等效电导，最后介绍了与球形谐振腔相关的理论基矗2.1天线及其基本电参数2.1.1天线的分类天线是无线通信系统中用于发射或接收电磁波的关键器件，其主要功能是将发射机经传输线输出的射频导波能量转换成电磁波能量向空间辐射（发射天线），或反之，将空间电磁波能量转换成射频导波能量传输给发射机（接收天线）。天线的种类不胜枚举，分类方式也不尽一致。本文按照三种基本辐射元的形式，将常见的天线分为三类，如图2-1所示：（a）线天线，其基本辐射元是电流元，如对称阵子、IFA天线等；（b）缝天线，其基本辐射元是磁流元，如波导缝隙天线、贴片天线等；（c）面天线，其基本辐射元是惠更斯元，如喇叭天线、抛物面反射天线等。2.1.2天线的基本电参数为了描述天线的特性或衡量其性能优劣，对其定义了一系列电参数，如输入阻抗、电压反射系数、电压驻波比、回波损耗、方向性系数、增益、效率、带宽、等，本节接下来重点介绍这些天线的主要性能参数。（a）线天线（b）缝天线（c）面天线图2-1常见天线的类型举例
基于球形谐振腔的波导缝隙天线研究与实现14性[20]，电磁学中的巴比涅原理用于论述互补屏（理想导电屏和理想导磁屏）的矢量电磁场问题，即满足互补条件的平面缝隙和电偶极子，其场分布满足对偶原理。Booker的推广中设定“屏”为无限大、无限薄的理想导电屏，且其互补结构为无限大、无限薄的理想导磁屏。据此推广知：emoemoEEEHHH+=+=顝(2-14)其中（eEx7，eHX）、（mEX，mH6）、（oEx，oHX）分别是场源透过理想导电屏、理想导磁屏和无屏时某点处的常于是，通过导磁屏的场与导电屏上感应电流的散射场的关系为：ssmemeEEHH==塒(2-15)这表明，通过导磁屏的场等于互补的导电屏上感应电流的散射场的负值[19]。以下根据此原理，推导在理想平面上加载短缝隙时天线的辐射常基本思路是先根据已知的短电振子的辐射场通过电磁场的对偶原理导出理想导磁屏上等效磁流源的辐射场，再通过Booker推广的巴比涅原理导出理想导电屏上短缝隙天线的辐射常如图2-2（a）所示，在无限大、无限薄的理想导体板上加载短缝隙，这里缝隙长度L<<λ，缝宽w<<L，在缝隙中间加载射频电压源U0，于是在缝隙的两长边之间便形成电场aEx7，这种缝隙称为短缝隙，其互补结构就是如图2-2（b）所示的短电振子。(a)(b)图2-2短缝隙与互补短电振子(a)短缝隙(b)短振子
本文编号：2936816
【文章来源】：深圳大学广东省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于脊波导的缝隙天线阵列
基于球形谐振腔的波导缝隙天线研究与实现10第2章缝隙天线的理论分析本章首先介绍了天线的一般分类及常见的基本电参数，然后重点阐述了理想平面缝隙天线和波导缝隙天线相关的基础理论与辐射原理，总结了波导缝隙天线的等效电路模型及缝隙的归一化等效电导，最后介绍了与球形谐振腔相关的理论基矗2.1天线及其基本电参数2.1.1天线的分类天线是无线通信系统中用于发射或接收电磁波的关键器件，其主要功能是将发射机经传输线输出的射频导波能量转换成电磁波能量向空间辐射（发射天线），或反之，将空间电磁波能量转换成射频导波能量传输给发射机（接收天线）。天线的种类不胜枚举，分类方式也不尽一致。本文按照三种基本辐射元的形式，将常见的天线分为三类，如图2-1所示：（a）线天线，其基本辐射元是电流元，如对称阵子、IFA天线等；（b）缝天线，其基本辐射元是磁流元，如波导缝隙天线、贴片天线等；（c）面天线，其基本辐射元是惠更斯元，如喇叭天线、抛物面反射天线等。2.1.2天线的基本电参数为了描述天线的特性或衡量其性能优劣，对其定义了一系列电参数，如输入阻抗、电压反射系数、电压驻波比、回波损耗、方向性系数、增益、效率、带宽、等，本节接下来重点介绍这些天线的主要性能参数。（a）线天线（b）缝天线（c）面天线图2-1常见天线的类型举例
基于球形谐振腔的波导缝隙天线研究与实现14性[20]，电磁学中的巴比涅原理用于论述互补屏（理想导电屏和理想导磁屏）的矢量电磁场问题，即满足互补条件的平面缝隙和电偶极子，其场分布满足对偶原理。Booker的推广中设定“屏”为无限大、无限薄的理想导电屏，且其互补结构为无限大、无限薄的理想导磁屏。据此推广知：emoemoEEEHHH+=+=顝(2-14)其中（eEx7，eHX）、（mEX，mH6）、（oEx，oHX）分别是场源透过理想导电屏、理想导磁屏和无屏时某点处的常于是，通过导磁屏的场与导电屏上感应电流的散射场的关系为：ssmemeEEHH==塒(2-15)这表明，通过导磁屏的场等于互补的导电屏上感应电流的散射场的负值[19]。以下根据此原理，推导在理想平面上加载短缝隙时天线的辐射常基本思路是先根据已知的短电振子的辐射场通过电磁场的对偶原理导出理想导磁屏上等效磁流源的辐射场，再通过Booker推广的巴比涅原理导出理想导电屏上短缝隙天线的辐射常如图2-2（a）所示，在无限大、无限薄的理想导体板上加载短缝隙，这里缝隙长度L<<λ，缝宽w<<L，在缝隙中间加载射频电压源U0，于是在缝隙的两长边之间便形成电场aEx7，这种缝隙称为短缝隙，其互补结构就是如图2-2（b）所示的短电振子。(a)(b)图2-2短缝隙与互补短电振子(a)短缝隙(b)短振子
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