高功率微波源的輸出功率難以突破固有的物理限制,通過空間功率相干合成的辦法可以實現(xiàn)更高的等效輻射功率�？臻g功率相干合成對高功率微波天線提出了新的要求,不僅要求具有高功率容量、高輻射增益,還要求天線具有模塊化、緊湊的結構設計、低制造成本以及具備波束掃描的能力�，F(xiàn)有的高功率微波天線在波束掃描范圍、制造成本、結構緊湊化等方面還無法很好滿足應用需求。在此背景下,本文提出并研究了兩種新型的波束掃描陣列天線。第一種是圓錐掃描分控的陣列天線:利用近場相位轉換原理,通過旋轉饋源陣面和介質透鏡實現(xiàn)了二維波束掃描;第二種是行列掃描分控的陣列天線:該天線基于矩形波導窄邊縫隙耦合饋電,以螺旋單元作為輻射單元,通過整列控制旋轉螺旋單元的角度,并配合移相器調節(jié)每行波導內微波輸入的初始相位,實現(xiàn)了整行列控制的二維波束掃描。論文針對以上內容開展了理論分析、數(shù)值模擬研究,并對部分結構開展了實驗研究。具體工作有:(1)提出并研究了圓錐掃描分控的陣列天線。該陣列天線由饋源陣列天線和介質透鏡構成。饋源天線為徑向線波導縫隙耦合的螺旋陣列天線,本文詳細分析了徑向線波導縫隙耦合螺旋陣列天線的工作原理和設計過程,并設計了一直徑為600...

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 高功率微波天線及波束掃描的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高功率微波模式轉換天線
        1.2.2 高功率微波徑向線螺旋陣列天線
        1.2.3 高功率微波波導縫隙陣列天線
            1.2.3.1 高功率微波一維掃描波導縫隙陣列天線
            1.2.3.2 高功率微波二維波束掃描波導縫隙陣列天線
            1.2.3.3 基于漏波波導的一維相位掃描陣列天線
            1.2.3.4 高功率無移相器自旋轉波束掃描天線
        1.2.4 基于近場相位轉換實現(xiàn)高功率波束掃描透鏡天線
    1.3 論文主要研究內容
第二章 圓錐掃描分控的陣列天線研究
    2.1 徑向線波導縫隙耦合的螺旋陣列天線
        2.1.1 C形縫隙耦合饋電
            2.1.1.1 C形縫隙耦合饋電結構及其特點
            2.1.1.2 C形縫隙耦合結構的耦合特性分析
        2.1.2 小螺旋輻射單元的設計
            2.1.2.1 螺旋輻射單元的互耦及改善
            2.1.2.2 螺旋單元的反射及改善
            2.1.2.3 優(yōu)化的螺旋輻射單元及性能
        2.1.3 徑向線波導縫隙耦合的螺旋陣列天線設計
            2.1.3.1 螺旋輻射單元布局
            2.1.3.2 天線口面電阻分布及徑向線波導饋電形式的選擇
            2.1.3.3 C形縫隙耦合結構及消除反射脊結構尺寸
            2.1.3.4 小螺旋單元螺旋線結構的旋轉角度
            2.1.3.5 徑向線波導縫隙耦合的螺旋陣列天線仿真
    2.2 介質透鏡的波束偏轉特性
    2.3 二維波束掃描分析
        2.3.1 饋源天線實現(xiàn)偏轉波束
        2.3.2 與介質透鏡配合的二維波束掃描
    2.4 本章小結
第三章 行列分控式掃描陣列天線研究
    3.1 矩形波導窄邊C型縫隙的耦合特性
    3.2 矩形波導窄邊C形縫隙耦合饋電的直線陣列的設計
        3.2.1 耦合結構設計及耦合輻射單元模型
        3.2.2 矩形波導窄邊縫隙耦合饋電的直線陣列天線設計及仿真研究
            3.2.2.1 直線陣列反射消除
            3.2.2.2 波導傳播常數(shù)的修正
            3.2.2.3 輻射場結構與功率容量分析
            3.2.2.4 一維波束掃描與遠場方向圖分析
    3.3 矩形柵格陣列的二維波束掃描特性
        3.3.1 陣列布局與平面陣列的基本理論
        3.3.2 平面矩形柵格的仿真分析
            3.3.2.1 平面矩形柵格陣列的傳輸特性和電場分布
            3.3.2.2 平面矩形柵格陣列橫向平面內的一維波束掃描特性
            3.3.2.3 空間二維波束掃描
    3.4 本章小結
第四章 功率分配網(wǎng)絡及移相器的設計研究
    4.1 功率分配網(wǎng)絡的設計
    4.2 新型旋轉調節(jié)式波導移相器研究
        4.2.1 新型旋轉調節(jié)式波導移相器的結構及功能
        4.2.2 新型旋轉調節(jié)式波導移相器的仿真設計
            4.2.2.1 矩形波導窄邊縫隙電橋的優(yōu)化設計
            4.2.2.2 模式轉換器的優(yōu)化設計
            4.2.2.3 圓極化反射器的優(yōu)化設計
            4.2.2.4 移相器整體的聯(lián)合仿真
        4.2.3 新型旋轉調節(jié)式波導移相器的工程設計及公差分析
            4.2.3.1 移相器的工程設計
            4.2.3.2 新型旋轉調節(jié)式波導移相器的公差分析
        4.2.4 新型旋轉調節(jié)式波導移相器的實驗研究
        4.2.5 移相器的熱測實驗方案
        4.2.6 移相器的改進設計
    4.3 整行列掃描分控的陣列天線系統(tǒng)
        4.3.1 平面矩形柵格陣列的系統(tǒng)結構
        4.3.2 平面矩形柵格陣列的實驗規(guī)劃
    4.4 本章小結
第五章 矩形波導縫隙耦合的掃描直線陣列天線實驗研究
    5.1 基于矩形波導窄邊縫隙耦合的直線陣列天線的工程設計
    5.2 基于矩形波導窄邊縫隙耦合的直線陣列的公差分析
    5.3 基于矩形波導窄邊縫隙耦合的直線陣列的實驗研究
        5.3.1 直線陣列天線的S參數(shù)測量
            5.3.1.1 傳輸參數(shù)S21的測量
            5.3.1.2 反射參數(shù)S11的測量
        5.3.2 直線陣列天線輻射性能的測量
            5.3.2.1 直線陣列天線方向圖的測量
            5.3.2.2 天線增益和頻率帶寬特性測量
            5.3.2.3 直線陣列天線波束掃描特性測量
    5.4 螺旋輻射單元的改進
    5.5 直線陣列天線的高功率實驗測量
    5.6 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 主要工作與基本結果
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果



本文編號：3765692