螺旋陣列天線作為高功率微波饋源的可行性研究.pdf

1、隨著高功率微波技術的不斷發(fā)展，高功率微波天線作為高功率微波系統(tǒng)終端體現(xiàn)的作用日益受到人們的重視。在諸多的高功率微波輻射技術中，采用高功率微波饋源照射反射面天線進行輻射是一種重要的形式，它可以產生很高的增益，在一些高增益應用場合中得到了廣泛的使用。在這一技術路線中，高功率微波饋源是其中的關鍵環(huán)節(jié)。目前常用的高功率微波饋源主要有主模喇叭饋源、多模喇叭饋源、多模同軸饋源和喇叭陣列饋源，它們在各自相應的場合得到了應用，但是都存在著一定的缺點。高

2、功率徑向線螺旋陣列天線是一種以短螺旋作為輻射單元，采用徑向線作為饋電波導的陣列天線，已有的研究表明，它具有功率容量高、軸向尺寸小、輻射波束旋轉對稱等優(yōu)點，根據(jù)陣列天線的特點，它還可以通過對單元激勵進行調制實現(xiàn)波束賦形，從而產生與反射面天線更加匹配的波束，提高反射面天線的口徑效率。因此，螺旋陣列天線應用于高功率微波饋源領域將有其獨特的優(yōu)勢，基于這一背景，論文研究了螺旋陣列天線用作高功率微波饋源的可行性。
　　 具有穩(wěn)定的相位中心是

3、反射面天線對饋源的基本要求之一，為驗證螺旋陣列天線作為饋源的可行性，有必要對它的相位中心進行研究。論文首先以中心頻率9.4GHz、兩圈18單元，采用徑向線饋電的螺旋陣列天線為例，使用移動參考點法理論計算了其相位中心，并在此基礎上進行了數(shù)值模擬，模擬結果與理論計算結果基本吻合。研究結果表明，該天線在15dB波束范圍內，兩個主平面相位方向圖的偏差小于5°。因此，徑向線螺旋陣列天線在一定的波束范圍內存在穩(wěn)定的相位中心，滿足反射面天線對饋源相位

4、中心的要求。另外，這種計算螺旋陣列天線相位中心的方法也可以用于更多圈的螺旋陣列天線以及幅度和相位調制后的螺旋陣列天線。
　　 在上述研究的基礎上，論文具體設計了一個工作于X波段的螺旋陣列饋源。為了利用陣列天線可以對單元激勵進行調制的優(yōu)點，考慮到平頂賦形波束可以勻化輻射空間一定高度處的場強，從而有望提高功率容量，并且與相同波束寬度的筆形波束照射同一反射面相比會提高反射面天線的口徑效率的優(yōu)點，論文采用粒子群算法進行了波束賦形的研究，

5、得到了輻射38°平頂波束的螺旋陣列天線。之后，模擬了賦形后螺旋陣列天線的幅度和相位方向圖，研究了其波束形狀，相位中心，研究結果表明：螺旋陣列天線可以產生旋轉對稱的主波束，具有較低的副瓣，具有穩(wěn)定的相位中心。
　　 論文將所設計的螺旋陣列天線饋源與具有相同波束寬度的多模圓錐喇叭進行了比較分析，兩者都具有穩(wěn)定的相位中心，螺旋陣列天線作為饋源還具有以下優(yōu)點：1)螺旋陣列天線的橫向和縱向尺寸遠小于多模圓錐喇叭；2)螺旋陣列天線波束的等化