雙頻段極化扭轉(zhuǎn)變形卡塞格倫天線的研究.pdf

1、標(biāo)準(zhǔn)卡塞格倫天線中，存在饋源口徑和副反射面遮擋的問題，造成天線的增益下降，副瓣電平升高。為了解決上述問題，本文提出了極化扭轉(zhuǎn)變形卡塞格倫天線。而且工作于X和Ka雙頻段更是增強(qiáng)了天線的抗干擾能力。通過理論分析，借助軟件的仿真以及最后的實(shí)測，結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的天線達(dá)到了預(yù)期的指標(biāo)。本文的研究內(nèi)容可以概括為以下5點(diǎn)：
　　1.對變形卡塞格倫天線的理論分析。本文設(shè)計(jì)的變形的卡式天線的理論分析與標(biāo)準(zhǔn)的卡式天線略有不同。首先需根據(jù)雙曲線的幾何

2、性質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的卡式天線。在計(jì)算出饋源初級方向圖的基礎(chǔ)上，再利用等效拋物面法計(jì)算出天線的次級方向圖。對天線的方向圖計(jì)算時(shí)，利用微元法求解出復(fù)雜積分式的算數(shù)值，最終計(jì)算得到了天線方向圖。
　　2.借助CST軟件對副反射面的各層結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真優(yōu)化。使用CST軟件仿真時(shí)，首先驗(yàn)證了它的可靠性，與理論計(jì)算相比，仿真結(jié)果更接近于實(shí)測。由于天線的主副反射面的結(jié)構(gòu)包含多層介質(zhì)，本文對形狀復(fù)雜的蜂窩層做了等效處理，等效為介電常數(shù)均勻的介質(zhì)平板

3、，并計(jì)算出等效介電常數(shù)，經(jīng)驗(yàn)證這種等效非常合理。利用這種等效方法簡化了仿真模型，極大的提高了仿真效率。最終得到了極化選擇效果相對理想時(shí)副反射面的各介質(zhì)的尺寸。
　　3.對主反射面結(jié)構(gòu)的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先采用等效電路法分析了電磁波遇到金屬柵條時(shí)的等效電路，得出滿足極化扭轉(zhuǎn)時(shí)的理論條件。采用CST仿真軟件對主反射面不同介質(zhì)的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是兩層蜂窩的厚度。文中研究了0°□45°入射角時(shí)，該結(jié)構(gòu)的極化扭轉(zhuǎn)效率，對比了4種不同設(shè)計(jì)

4、方案，綜合利弊后給出了一套全新的設(shè)計(jì)方案。相比以往的設(shè)計(jì)方法，本文所設(shè)計(jì)的極化扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)明顯提高了X和Ka波段的極化扭轉(zhuǎn)效率。
　　4.對天線系統(tǒng)的仿真。借助FEKO軟件完成了天線系統(tǒng)的仿真，得到了天線的仿真方向圖。因天線主副反射面的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，而且受計(jì)算機(jī)資源的限制，本文對天線的實(shí)際結(jié)構(gòu)模型做了近似，最終仿真出了天線在兩個(gè)頻段的方向圖。
　　5.天線完成了加工和測試。將實(shí)測結(jié)果與理論計(jì)算、FEKO仿真結(jié)果進(jìn)行了對比，三者吻