螺旋陣列天線作為高功率微波饋源的可行性研究.pdf

1、隨著高功率微波技術(shù)的不斷發(fā)展，高功率微波天線作為高功率微波系統(tǒng)終端體現(xiàn)的作用日益受到人們的重視。在諸多的高功率微波輻射技術(shù)中，采用高功率微波饋源照射反射面天線進(jìn)行輻射是一種重要的形式，它可以產(chǎn)生很高的增益，在一些高增益應(yīng)用場合中得到了廣泛的使用。在這一技術(shù)路線中，高功率微波饋源是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前常用的高功率微波饋源主要有主模喇叭饋源、多模喇叭饋源、多模同軸饋源和喇叭陣列饋源，它們在各自相應(yīng)的場合得到了應(yīng)用，但是都存在著一定的缺點。高

2、功率徑向線螺旋陣列天線是一種以短螺旋作為輻射單元，采用徑向線作為饋電波導(dǎo)的陣列天線，已有的研究表明，它具有功率容量高、軸向尺寸小、輻射波束旋轉(zhuǎn)對稱等優(yōu)點，根據(jù)陣列天線的特點，它還可以通過對單元激勵進(jìn)行調(diào)制實現(xiàn)波束賦形，從而產(chǎn)生與反射面天線更加匹配的波束，提高反射面天線的口徑效率。因此，螺旋陣列天線應(yīng)用于高功率微波饋源領(lǐng)域?qū)⒂衅洫毺氐膬?yōu)勢，基于這一背景，論文研究了螺旋陣列天線用作高功率微波饋源的可行性。
　　 具有穩(wěn)定的相位中心是

3、反射面天線對饋源的基本要求之一，為驗證螺旋陣列天線作為饋源的可行性，有必要對它的相位中心進(jìn)行研究。論文首先以中心頻率9.4GHz、兩圈18單元，采用徑向線饋電的螺旋陣列天線為例，使用移動參考點法理論計算了其相位中心，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與理論計算結(jié)果基本吻合。研究結(jié)果表明，該天線在15dB波束范圍內(nèi)，兩個主平面相位方向圖的偏差小于5°。因此，徑向線螺旋陣列天線在一定的波束范圍內(nèi)存在穩(wěn)定的相位中心，滿足反射面天線對饋源相位

4、中心的要求。另外，這種計算螺旋陣列天線相位中心的方法也可以用于更多圈的螺旋陣列天線以及幅度和相位調(diào)制后的螺旋陣列天線。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上，論文具體設(shè)計了一個工作于X波段的螺旋陣列饋源。為了利用陣列天線可以對單元激勵進(jìn)行調(diào)制的優(yōu)點，考慮到平頂賦形波束可以勻化輻射空間一定高度處的場強，從而有望提高功率容量，并且與相同波束寬度的筆形波束照射同一反射面相比會提高反射面天線的口徑效率的優(yōu)點，論文采用粒子群算法進(jìn)行了波束賦形的研究，

5、得到了輻射38°平頂波束的螺旋陣列天線。之后，模擬了賦形后螺旋陣列天線的幅度和相位方向圖，研究了其波束形狀，相位中心，研究結(jié)果表明：螺旋陣列天線可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對稱的主波束，具有較低的副瓣，具有穩(wěn)定的相位中心。
　　 論文將所設(shè)計的螺旋陣列天線饋源與具有相同波束寬度的多模圓錐喇叭進(jìn)行了比較分析，兩者都具有穩(wěn)定的相位中心，螺旋陣列天線作為饋源還具有以下優(yōu)點：1)螺旋陣列天線的橫向和縱向尺寸遠(yuǎn)小于多模圓錐喇叭；2)螺旋陣列天線波束的等化