C波段高增益波導縫隙全向天線設計.pdf

1、本文將通常用于X和Ku波段的波導縫隙天線應用到C波段，設計了工作在此頻段的高增益水平極化全向天線，該天線實現(xiàn)了同軸探針直接饋電，克服了X和Ku波段上必須過渡饋電的限制，實現(xiàn)了天線的一體化；同時，本文采用不同厚度的四塊鋁片組裝成波導形式，在保證對天線性能影響不大的前提下，克服了標準波導所帶來的局限性，并大大降低了天線制作成本。圍繞上述問題，本文主要進行了以下研究： 1、波導縫隙陣列天線綜合設計的研究。選取寬面縱向縫隙作為波導縫隙天

2、線陣的陣元，對其進行了理論分析和求解，得到了單個縱向縫隙諧振電導、諧振長度與縫隙偏置三者之間的相互關系；對縫隙寬度的確定進行了分析；給出了縫隙的矩形端頭與半圓端頭間的等效公式。分析了縫隙間的互耦，在C波段上對相鄰間距為λ<,g>/2的兩個等長的縱向縫隙進行了理論計算和仿真，由計算和仿真結果得到以下結論：互耦將會使頻帶變窄，并改變縫隙的諧振長度。采用有源導納法對波導寬面縱向縫隙諧振線陣天線進行研究；分析了影響縫隙諧振線陣帶寬的諸多因素。

3、 2、改進的探針形式用于天線饋電設計。分析了探針式饋電的工作原理以及匹配問題；給出了工程上常用的幾種展寬帶寬的措施和微調裝置的配置。采用遺傳算法對饋電探針進行了優(yōu)化設計，對初始種群的設定以及適應度函數(shù)的選擇問題進行了分析研究，給出了基于MGA(Micro Genetic Algorithms)和FEM(Finite Element Method)的饋電探針優(yōu)化設計流程。本文設計了一個工作于C波段的同軸探針，同時采用了將探針位置偏離

4、波導寬面中心一定距離和在探針伸入波導部分的頂端連接一個半球狀小金屬球兩個措施來展寬其工作帶寬，通過以上介紹的優(yōu)化流程進行仿真計算，在5.6GHz～5.85GHz的頻帶范圍內得到VSWR<1.3。 3、根據前兩部分的研究內容設計了一個工作在C波段水平極化的全向波導縫隙陣列天線。根據設計要求并考慮到實際加工工藝的限制，該天線利用4塊厚度不同的鋁片組裝成波導，在此波導的上寬面和下寬面沿縱向分別設置十二個圓頭縫隙，上寬面的縫隙與下寬面的縫隙對稱

5、分布，相鄰縫隙沿波導寬面中心線兩側以一定的偏移量交錯排列形成縫隙陣列，波導一端采用同軸探針直接饋電，另一端短路。陣元分別采用均勻分布和D-T(Dolph-Tchebyscheff)分布，天線總長約582mm。采用有限元法對兩種陣列分布形式進行仿真計算，在5.6GHz～5.85GHz的頻帶范圍內VSWR<1.5；E面方向圖全向性良好，最大增益分別達到了13.99dBi(均勻分布)和13.82dBi(D-T分布)，不圓度均控制在了±1.5d