錐狀波束天線(xiàn)的研究.pdf

1、錐狀波束天線(xiàn)具有波束傾斜、波束覆蓋范圍大、極化徑向?qū)ΨQ(chēng)等特性，近年來(lái)在車(chē)載衛(wèi)星通信、無(wú)線(xiàn)本地局域網(wǎng)、導(dǎo)航跟蹤等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文對(duì)大角度、低副瓣、平面化、圓極化、X波段單頻雙角度、X/Ka波段雙頻單角度、X/Ka波段雙頻雙角度錐狀波束天線(xiàn)做了細(xì)致的研究，主要內(nèi)容如下:
　　 (1)通過(guò)多級(jí)圓波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)大角度、低副瓣錐狀波束天線(xiàn)。加入兩級(jí)圓波導(dǎo)不連續(xù)性臺(tái)階控制口徑上的場(chǎng)分布，以實(shí)現(xiàn)所要求的波瓣圖和回波損耗性能。采用

2、模式匹配法對(duì)該多級(jí)圓波導(dǎo)口徑天線(xiàn)進(jìn)行分析，并結(jié)合遺傳算法對(duì)幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。利用該方法設(shè)計(jì)了一個(gè)工作頻率為35GHz，-10dB阻抗帶寬為550MHz，波束指向角為50度，副瓣電平為-11dB，增益為8.1dB的錐狀波束天線(xiàn)。
　　 (2)分析了一個(gè)寬帶圓口徑錐狀波束天線(xiàn)。利用印刷同心環(huán)結(jié)構(gòu)將工作在35GHz的圓口徑天線(xiàn)的阻抗帶寬提高至12.2％。該結(jié)構(gòu)具有低剖面、易加工等特性，尤其是在毫米波頻段有重要的意義。采用模式匹配法對(duì)該

3、圓口徑錐狀波束天線(xiàn)進(jìn)行了分析，并結(jié)合遺傳算法對(duì)幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。在32.8GHz到37.1GHz的-10dB阻抗帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)了24度到31度的波束指向角、8dB到9.3dB的增益。
　　 (3)利用圓波導(dǎo)中的TM01和TE01兩個(gè)正交模式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了圓極化錐狀波束天線(xiàn)。通過(guò)一個(gè)印刷鉤子結(jié)構(gòu)激勵(lì)圓波導(dǎo)中的TE01模式，通過(guò)探針激勵(lì)圓波導(dǎo)中的TM01模式，同時(shí)又由于圓波導(dǎo)中TM01和TE01傳播相速不同，因此通過(guò)對(duì)鉤子、激勵(lì)探針以及圓

4、波導(dǎo)長(zhǎng)度的調(diào)整，可以使兩個(gè)正交模式等幅且相位差為90度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該圓極化錐狀波束天線(xiàn)波束指向角為29度、圓極化增益為7.6dB、阻抗帶寬和軸比帶寬為600MHz。
　　 (4)利用波束切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大波束覆蓋范圍的錐狀波束天線(xiàn)。通過(guò)使圓貼片天線(xiàn)工作在不同的模式，實(shí)現(xiàn)了不同波束指向角的錐狀波束天線(xiàn)。利用高速單刀雙擲開(kāi)關(guān)對(duì)兩個(gè)不同波束指向角的錐狀波束進(jìn)行快速切換，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)等效的大波束覆蓋范圍的錐狀波束天線(xiàn)。采用項(xiàng)加載圓貼片的結(jié)