W波段高功率天線雙工器研究.pdf

1、氣象雷達是通過測量大氣中的雨滴、云團、冰晶、雪花等水成物對雷達發(fā)射脈沖的散射回波功率推測水的含量、云輪廓和空間分布。大氣探測是大氣科學的重要組成部分，是氣象業(yè)務(wù)和氣象服務(wù)的基礎(chǔ)，要提高氣象預報的準確性，提高大氣探測的技術(shù)水平是首要任務(wù)。
　　毫米波是指1-10毫米間的電磁波，鑒于毫米波探測能力強、測速精度高、時空分辨能力高的特點，使得毫米波雷達已成為探測云垂直結(jié)構(gòu)的主要工具。毫米波雷達最常用的兩個大氣窗口頻段是35GHz（8mm）

2、和94GHz（3mm），8毫米波雷達主要用于地基探測，3毫米波雷達主要用于機載和星載。然而隨著電磁波波長的縮短，傳統(tǒng)的雙工器難以適應(yīng)微波高功率的要求。透射式金屬光柵雙工器雖然能夠克服功率容量的限制，然而在W波段工作時，光柵條要加工至非常細，在機載時容易發(fā)生振動，會使系統(tǒng)性能極其惡化。本文研究設(shè)計了一種反射式金屬光柵雙工器，其核心是反射式金屬光柵圓極化器和反射式金屬光柵極化分束器。既能夠適應(yīng)高功率的要求，在機載的時候性能也不易受到影響。<

3、br>　　本文首先利用空間Floquet模理論和模匹配法對光柵的散射特性做了詳細分析，并推導出了光柵端面和波導內(nèi)部突變界面上的匹配方程，并給出了散射矩陣的級聯(lián)方程。鑒于反射式光柵的特殊性，給出了一種更有效的級聯(lián)方式，理論上是傳統(tǒng)級聯(lián)方式計算速度的四倍。然后，編寫了相應(yīng)的計算程序，應(yīng)用編寫的程序設(shè)計了W波段矩形光柵圓極化器，并應(yīng)用階梯近似的方法優(yōu)化得到了雙U型光柵，其在功率容量和帶寬上都有較大的提高。最后，根據(jù)所得到的參數(shù)在CST中建立模