圓形槽波導(dǎo)寬頻帶接收機(jī)的研究.pdf

1、本文利用性能優(yōu)良的圓形槽波導(dǎo)設(shè)計(jì)并制作了圓形槽波導(dǎo)寬頻帶喇叭天線和圓形槽波導(dǎo)寬頻帶混頻器,從而完成了圓形槽波導(dǎo)寬頻帶接收機(jī)的主體部分.無論是圓形槽波導(dǎo)寬頻帶喇叭天線,或是圓形槽波導(dǎo)寬頻帶混頻器,還是圓形槽波導(dǎo)寬頻帶接收機(jī)在國際上都是首次提出.論文第一章通過廣泛的調(diào)查研究,總結(jié)了毫米波接收機(jī)的現(xiàn)狀以及遇到的困難和不足,闡述了本課題的研究意義,論證了課題研究的創(chuàng)新性、先進(jìn)性和可行性.第一章還回顧了槽波導(dǎo)以及圓形槽波導(dǎo)的研究歷史和各種研究方法

2、.有關(guān)圓形槽波導(dǎo)的大量研究使得它成為各種槽波導(dǎo)中的重要一支.論文將以圓形槽波導(dǎo)有望為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并制作寬頻帶毫米波接收機(jī).論文第二章首次利用本征基邊界積分方程法(EB-BIEM)對圓形槽波導(dǎo)進(jìn)行了細(xì)致的分析,為后面的設(shè)計(jì)提供了精確的數(shù)據(jù),并且使得圓形槽波導(dǎo)理論研究的精度又向前推進(jìn)了一步.第二章首次給出了圓形槽波導(dǎo)主模在六階近似精度下的立體場圖、理論損耗曲線圖和理論功率容量曲線圖.比照同頻段工作的矩形波導(dǎo),圓形槽波導(dǎo)的寬頻帶、低損耗和高功率容

3、量的優(yōu)勢顯露無疑.并且與以往的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比,六階近似的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)更加接近.這為圓形槽波導(dǎo)器件的精確設(shè)計(jì)奠定了可靠的基礎(chǔ).論文的第三章首次利用圓形槽波導(dǎo)高精度的解析解分析了寬頻帶圓形槽波導(dǎo)喇叭天線,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了天線的寬頻帶性能.首先,第三章利用口徑面天線的輻射理論計(jì)算了圓形槽波導(dǎo)喇叭天線的遠(yuǎn)區(qū)場的分布.接著以天線的方向性系數(shù)為優(yōu)化目標(biāo),提出了天線的最優(yōu)設(shè)計(jì)尺寸,并制作了天線實(shí)物,同時(shí)還進(jìn)行了遠(yuǎn)區(qū)場測量.測量結(jié)果表明圓形槽波導(dǎo)寬頻帶喇叭

4、天線在其設(shè)計(jì)工作頻帶的兩端都有很好的方向性,遠(yuǎn)區(qū)場保持E面線極化特征,并且交叉極化較低,天線能夠可靠地工作在頻帶的兩端.最后,測量了圓形槽波導(dǎo)天線工作頻帶兩端的輸入駐波比.駐波比試驗(yàn)也展示了天線的寬頻帶匹配性能.論文的第四章完成了寬頻帶圓形槽波導(dǎo)混頻器的設(shè)計(jì).論文以混頻二極管為設(shè)計(jì)的中心,選擇了適當(dāng)?shù)幕祛l電路,并設(shè)法實(shí)現(xiàn)混頻電路中的微波、中頻和直流偏置的信號通道,各個(gè)通道之間保證必要的相互隔離.最終,混頻器的功能在圓形槽波導(dǎo)內(nèi)得以實(shí)現(xiàn).

5、在混頻器的設(shè)計(jì)中還采用了一系列獨(dú)特的結(jié)構(gòu).例如,為了與寬頻帶的圓形槽波導(dǎo)相配合,二極管的管座天線采用了獨(dú)特的對數(shù)周期寬頻帶天線;為了實(shí)現(xiàn)寬頻帶混頻器的工作特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中摒棄了傳統(tǒng)的短路活塞式調(diào)節(jié)裝置,在混頻器的末端采用了獨(dú)有的吸收式負(fù)載結(jié)構(gòu);為了使混頻器結(jié)構(gòu)小巧緊湊,中頻濾波器采用了短階梯的同軸高低阻抗結(jié)構(gòu).這些獨(dú)特結(jié)構(gòu)都是首次使用在毫米波波導(dǎo)型混頻器中.論文的第五章在第四章設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,加工了圓形槽波導(dǎo)混頻器實(shí)物,并進(jìn)行了測試.為了對

6、混頻器的測試提供有力的證據(jù),實(shí)驗(yàn)中同時(shí)采用了時(shí)域和頻域兩套測試方案.分別在頻譜儀上直接觀察中頻信號和在示波器上觀察中頻調(diào)制的方波信號.由于受到混頻二極管工作頻帶的限制,混頻器實(shí)驗(yàn)只是分別在設(shè)計(jì)工作頻帶的高端和低端進(jìn)行,并且都獲得了成功.這一成功再次有力地證明了圓形槽波導(dǎo)的寬頻帶性能和寬頻帶圓形槽波導(dǎo)接收機(jī)的可行性.論文的第五章因?yàn)榛祛l二極管的限制,在Ku和Ka波段分別采用了兩個(gè)獨(dú)立混頻器來完成寬頻帶接收.論文第六章利用圓形槽波導(dǎo)定向耦合