高功率微波波導(dǎo)非諧振縫隙天線陣研究.pdf

1、隨著高功率微波技術(shù)的快速發(fā)展，常規(guī)天線已經(jīng)不能滿足高功率微波應(yīng)用化的需求，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)緊湊、功率容量高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的發(fā)射天線成為亟待解決的課題。與此同時(shí)，天線作為高功率微波系統(tǒng)的終端，其結(jié)構(gòu)和性能也會(huì)影響整體的設(shè)計(jì)。隨著高功率微波系統(tǒng)要求越來越高，原有的天線在某些環(huán)境下已不再適用，而波導(dǎo)縫隙天線因其具有功率容量高、結(jié)構(gòu)簡單、組陣方便等優(yōu)點(diǎn)成為新的發(fā)展方向。本課題根據(jù)應(yīng)用需求，探索 L波段波導(dǎo)寬邊非諧振縫隙天線，它是一種功率容量高、結(jié)構(gòu)緊

2、湊的平板陣列天線，對(duì)設(shè)計(jì)高功率、低剖面的天線理論設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究具有重要參考價(jià)值，同時(shí)為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)縫隙陣列天線的二維掃描，對(duì)鐵電體移相器在高功率微波領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1.波導(dǎo)非諧振縫隙天線的基本理論
　　研究非諧振波導(dǎo)縫隙（寬邊縫隙）天線陣列在高功率微波領(lǐng)域的應(yīng)用，利用其單位長度縫隙數(shù)目多、每個(gè)縫隙分配耦合功率相對(duì)較小的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出具有較高功率容量的高功率微波天線，利用其縫隙開

3、于寬邊，波導(dǎo)窄邊可以較小的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出高度較低的L波段陣列天線，滿足實(shí)際應(yīng)用。
　　2.波導(dǎo)非諧振縫隙天線單根及陣列的設(shè)計(jì)與仿真
　　建立相應(yīng)模型以提取結(jié)構(gòu)參數(shù)與歸一化等效電阻的關(guān)系，同時(shí)采用減小波導(dǎo)窄邊長度的方法進(jìn)一步提高歸一化等效電阻，從而在較短的天線長度內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的輻射效率。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸入輸出端口，最終設(shè)計(jì)出單根波導(dǎo)非諧振縫隙天線的增益達(dá)到17.9dB，遠(yuǎn)場(chǎng)波束方向在E面偏離法向29.7°，功率容量可達(dá)1.6

4、GW以上。對(duì)于組陣后的波導(dǎo)天線，修正了不同位置波導(dǎo)上縫隙受環(huán)境的影響，使得陣列天線不同波導(dǎo)上的輻射電場(chǎng)較為均勻，所設(shè)計(jì)的陣列天線在 H面波束方向可實(shí)現(xiàn)±39°的掃描，增益保持在23.3dB以上，功率容量可達(dá)6GW以上。
　　3.單根波導(dǎo)非諧振縫隙天線的實(shí)驗(yàn)研究
　　對(duì)單根波導(dǎo)縫隙天線進(jìn)行了工程設(shè)計(jì)和加工，并對(duì)所設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行冷測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：L波段中心頻率附近天線的反射低于-20dB；天線罩前200mm處所測(cè)的近場(chǎng)電場(chǎng)與仿

5、真結(jié)果相近；受暗室測(cè)試距離影響，在距離天線6.8m處測(cè)量了天線的近場(chǎng)方向圖，測(cè)得近場(chǎng)方向圖增益為16.93dB（近場(chǎng)理論為16.71dB），主瓣方向偏離法向30°，方向圖與理論設(shè)計(jì)結(jié)果吻合良好。
　　4.鐵電體移相器在高功率微波領(lǐng)域應(yīng)用的可行性分析
　　鐵電體的移相性所需偏置電場(chǎng)與高功率微波領(lǐng)域的電場(chǎng)幅值相近，為了實(shí)現(xiàn)鐵電體移相器在高功率微波領(lǐng)域的應(yīng)用，需要研究高功率微波對(duì)鐵電體移相器介電特性的影響。利用時(shí)域有限差分法分析不