錐狀波束天線的研究.pdf

1、錐狀波束天線具有波束傾斜、波束覆蓋范圍大、極化徑向?qū)ΨQ等特性，近年來在車載衛(wèi)星通信、無線本地局域網(wǎng)、導航跟蹤等系統(tǒng)中得到了廣泛應用。本文對大角度、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做了細致的研究，主要內(nèi)容如下:
　　 (1)通過多級圓波導結(jié)構(gòu)設計了一個大角度、低副瓣錐狀波束天線。加入兩級圓波導不連續(xù)性臺階控制口徑上的場分布，以實現(xiàn)所要求的波瓣圖和回波損耗性能。采用

2、模式匹配法對該多級圓波導口徑天線進行分析，并結(jié)合遺傳算法對幾何參數(shù)進行優(yōu)化。利用該方法設計了一個工作頻率為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。
　　 (2)分析了一個寬帶圓口徑錐狀波束天線。利用印刷同心環(huán)結(jié)構(gòu)將工作在35GHz的圓口徑天線的阻抗帶寬提高至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。采用模式匹配法對該

3、圓口徑錐狀波束天線進行了分析，并結(jié)合遺傳算法對幾何參數(shù)進行了優(yōu)化。在32.8GHz到37.1GHz的-10dB阻抗帶寬內(nèi)實現(xiàn)了24度到31度的波束指向角、8dB到9.3dB的增益。
　　 (3)利用圓波導中的TM01和TE01兩個正交模式設計實現(xiàn)了圓極化錐狀波束天線。通過一個印刷鉤子結(jié)構(gòu)激勵圓波導中的TE01模式，通過探針激勵圓波導中的TM01模式，同時又由于圓波導中TM01和TE01傳播相速不同，因此通過對鉤子、激勵探針以及圓

4、波導長度的調(diào)整，可以使兩個正交模式等幅且相位差為90度。實驗結(jié)果表明該圓極化錐狀波束天線波束指向角為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)實現(xiàn)了大波束覆蓋范圍的錐狀波束天線。通過使圓貼片天線工作在不同的模式，實現(xiàn)了不同波束指向角的錐狀波束天線。利用高速單刀雙擲開關(guān)對兩個不同波束指向角的錐狀波束進行快速切換，實現(xiàn)了一個等效的大波束覆蓋范圍的錐狀波束天線。采用項加載圓貼片的結(jié)