行波結(jié)構(gòu)輻射機(jī)理及新型漏波天線(xiàn)研究.pdf

1、行波天線(xiàn)是常見(jiàn)的天線(xiàn)形式，利用行波結(jié)構(gòu)制成的漏波天線(xiàn)是一類(lèi)在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用的行波天線(xiàn)。近年來(lái)，新材料和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)給漏波天線(xiàn)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇，如利用左右手復(fù)合傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)以及基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)研制新型漏波天線(xiàn)已經(jīng)成為天線(xiàn)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文旨在研究行波結(jié)構(gòu)的輻射機(jī)理，并結(jié)合電磁新材料和新技術(shù)探索新型漏波天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)，提升漏波天線(xiàn)的輻射性能;主要對(duì)新型左右手復(fù)合傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)漏波天線(xiàn)、有限長(zhǎng)周期性漏波結(jié)構(gòu)的輻射機(jī)理、漏波天線(xiàn)輻射場(chǎng)空

2、間分布的控制方法等進(jìn)行了深入的研究。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.提出了一種新型的金屬-絕緣體-金屬(MIM)平行板電容結(jié)構(gòu)，其單位面積電容量是現(xiàn)有平行板電容的四倍，可使左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)一步小型化。采用這種電容設(shè)計(jì)了新型左右手復(fù)合傳輸線(xiàn)，研究了其傳輸特性。在此基礎(chǔ)上，研制了左右手復(fù)合傳輸線(xiàn)漏波天線(xiàn)，該天線(xiàn)具有波束隨頻率變化連續(xù)掃描的能力，且側(cè)向輻射場(chǎng)強(qiáng)保持連續(xù)。
　　2.提出了估算左右手復(fù)合結(jié)構(gòu)漏波天線(xiàn)輻射方向圖的兩

3、種新方法，即改進(jìn)的陣因子方法（陣元為有方向性的電流源）和行波線(xiàn)源積分法。相比于傳統(tǒng)方法，這兩種方法可以得到空間各個(gè)方向上更為準(zhǔn)確的輻射場(chǎng)結(jié)果。
　　3.提出了有效輻射段理論，并針對(duì)慢波和快波兩種情況進(jìn)行了深入的研究，從一個(gè)新的角度闡釋了行波結(jié)構(gòu)的輻射機(jī)理;該理論指出行波結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)主要由其上的有效輻射段決定，其它輻射段的輻射場(chǎng)相互抵消，對(duì)總輻射場(chǎng)的貢獻(xiàn)很小。推導(dǎo)了基于有效輻射段的輻射方向圖計(jì)算公式，分析了有效輻射段的位置以及行

4、波結(jié)構(gòu)的衰減常數(shù)對(duì)輻射方向圖計(jì)算結(jié)果的影響。
　　4.基于有效輻射段理論，提出了在漏波天線(xiàn)輻射方向圖中形成低輻射區(qū)域的有效輻射段輻射抑制方法，研究了低輻射區(qū)域的角度范圍和零點(diǎn)深度與天線(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)系。采用該方法實(shí)現(xiàn)了基片集成波導(dǎo)長(zhǎng)直縫隙漏波天線(xiàn)某些特定方向的低輻射，并同時(shí)將交叉極化控制在較低的水平。
　　5.提出了利用有效輻射段理論抑制漏波天線(xiàn)副瓣電平的方法，并將其應(yīng)用于基片集成波導(dǎo)長(zhǎng)直縫隙漏波天線(xiàn)的研究，有效抑制了漏波天

5、線(xiàn)的副瓣電平，同時(shí)使漏波天線(xiàn)具有很低的交叉極化。
　　6.采用空間諧波展開(kāi)（模式展開(kāi)）法研究了周期性漏波結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)組成，推導(dǎo)了近場(chǎng)中各模式在直角坐標(biāo)下的展開(kāi)公式;分析了該方法在不同口面場(chǎng)分布情況下的收斂性。在此基礎(chǔ)上，研究了有限長(zhǎng)周期性漏波結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足單模輻射條件下的近場(chǎng)組成及其遠(yuǎn)場(chǎng)輻射特性，分析了除輻射模式以外的其它束縛模式對(duì)輻射場(chǎng)的影響。研究了各模式所對(duì)應(yīng)的有效輻射段，并利用輻射場(chǎng)重建的方法，證明了有限長(zhǎng)周期性漏波結(jié)構(gòu)的輻射場(chǎng)可