C波段高增益波導(dǎo)縫隙全向天線設(shè)計(jì).pdf

1、本文將通常用于X和Ku波段的波導(dǎo)縫隙天線應(yīng)用到C波段，設(shè)計(jì)了工作在此頻段的高增益水平極化全向天線，該天線實(shí)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(shí)現(xiàn)了天線的一體化；同時(shí)，本文采用不同厚度的四塊鋁片組裝成波導(dǎo)形式，在保證對(duì)天線性能影響不大的前提下，克服了標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)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(jìn)行了以下研究： 1、波導(dǎo)縫隙陣列天線綜合設(shè)計(jì)的研究。選取寬面縱向縫隙作為波導(dǎo)縫隙天

2、線陣的陣元，對(duì)其進(jìn)行了理論分析和求解，得到了單個(gè)縱向縫隙諧振電導(dǎo)、諧振長(zhǎng)度與縫隙偏置三者之間的相互關(guān)系；對(duì)縫隙寬度的確定進(jìn)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(duì)相鄰間距為λ<,g>/2的兩個(gè)等長(zhǎng)的縱向縫隙進(jìn)行了理論計(jì)算和仿真，由計(jì)算和仿真結(jié)果得到以下結(jié)論：互耦將會(huì)使頻帶變窄，并改變縫隙的諧振長(zhǎng)度。采用有源導(dǎo)納法對(duì)波導(dǎo)寬面縱向縫隙諧振線陣天線進(jìn)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(jìn)的探針形式用于天線饋電設(shè)計(jì)。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(diào)裝置的配置。采用遺傳算法對(duì)饋電探針進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)初始種群的設(shè)定以及適應(yīng)度函數(shù)的選擇問題進(jìn)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(shè)計(jì)流程。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)工作于C波段的同軸探針，同時(shí)采用了將探針位置偏離

4、波導(dǎo)寬面中心一定距離和在探針伸入波導(dǎo)部分的頂端連接一個(gè)半球狀小金屬球兩個(gè)措施來展寬其工作帶寬，通過以上介紹的優(yōu)化流程進(jìn)行仿真計(jì)算，在5.6GHz～5.85GHz的頻帶范圍內(nèi)得到VSWR<1.3。 3、根據(jù)前兩部分的研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在C波段水平極化的全向波導(dǎo)縫隙陣列天線。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并考慮到實(shí)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(dǎo)，在此波導(dǎo)的上寬面和下寬面沿縱向分別設(shè)置十二個(gè)圓頭縫隙，上寬面的縫隙與下寬面的縫隙對(duì)稱

5、分布，相鄰縫隙沿波導(dǎo)寬面中心線兩側(cè)以一定的偏移量交錯(cuò)排列形成縫隙陣列，波導(dǎo)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(zhǎng)約582mm。采用有限元法對(duì)兩種陣列分布形式進(jìn)行仿真計(jì)算，在5.6GHz～5.85GHz的頻帶范圍內(nèi)VSWR<1.5；E面方向圖全向性良好，最大增益分別達(dá)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