S波段多單元徑向線陣列天線饋電系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、作為高功率微波系統(tǒng)的終端，高功率微波天線系統(tǒng)性能的好壞直接影響著整個高功率微波系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。在其發(fā)展過程中，人們除了對于天線系統(tǒng)在實現(xiàn)高功率容量、高增益以及高效率等方面進(jìn)行了深入研究并取得了一定進(jìn)展外，也開始關(guān)注高功率微波天線在實現(xiàn)小型化、輕型化等方面的問題。
　　 以徑向線作為饋電波導(dǎo)的陣列天線因其體積小、重量輕、效率高等特點，從二十世紀(jì)90年代就受到了廣泛關(guān)注和快速發(fā)展。近年來，有學(xué)者通過采用電磁組合耦合探針，成功地將徑向

2、線陣列天線引入到了高功率微波領(lǐng)域。并提出了組合式徑向線螺旋陣列天線的設(shè)計思想，即以具有組合性的矩形徑向線子陣為核心，通過多路功分網(wǎng)絡(luò)將多個子陣進(jìn)行緊密拼接以形成大型陣列天線，從而達(dá)到實現(xiàn)高增益陣列天線的目的。
　　 但是，若要實現(xiàn)更大的增益，則需要更多的子陣進(jìn)行組合，這就會造成功分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時也會引入較大的插入損耗。因此，為了在實現(xiàn)較高增益的同時盡可能減小天線系統(tǒng)插入損耗，本文提出通過增大單個子陣的單元數(shù)目來提高增益，減少

3、功率分配網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)的方案，從而達(dá)到降低插入損耗的目的。
　　 本文首先對研究過程中所涉及的相關(guān)理論進(jìn)行了學(xué)習(xí)總結(jié)，包括陣列天線基礎(chǔ)理論、徑向線傳輸特性、探針耦合原理等。同時，對組合式徑向線螺旋陣列天線的原理也進(jìn)行了學(xué)習(xí)，認(rèn)識到了饋電系統(tǒng)設(shè)計中的難點:由于徑向線內(nèi)微波傳輸特性，隨著陣面的不斷擴(kuò)大，徑向線內(nèi)微波傳輸不再均勻，導(dǎo)致其饋電系統(tǒng)很難實現(xiàn)等幅輸出。因此，如何實現(xiàn)多單元徑向線子陣饋電系統(tǒng)的等幅輸出是研究的重點問題。
　　

4、 為了實現(xiàn)多單元子陣饋電系統(tǒng)的等幅輸出，采用符合要求的探針形式是設(shè)計中的首要問題。本文對現(xiàn)有幾種形式探針進(jìn)行了仿真分析，總結(jié)了探針尺寸變化對耦合特性影響的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，提出了三種耦合量較小的探針形式，并對其進(jìn)行了仿真研究，掌握了其耦合規(guī)律。通過新型耦合探針的使用，首次實現(xiàn)了64單元矩形柵格以及66單元三角形柵格徑向線子陣饋電系統(tǒng)的等幅輸出。并通過實驗驗證了多單元矩形柵格徑向線子陣饋電系統(tǒng)設(shè)計的可行性。
　　 之后，對66單

5、元三角形柵格徑向線子陣研究中遇到的問題及結(jié)果進(jìn)行了分析研究，提出了改善探針幅頻特性及徑向線內(nèi)微波傳輸均勻性的優(yōu)化方案。并以此對66單元子陣饋電系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計和實驗研究，測試結(jié)果顯示，中心頻率處陣列反射為0.084，輻射增益為25.19dB，軸比0.82dB，證明了多單元三角形柵格徑向線子陣饋電系統(tǒng)設(shè)計的可行性。
　　 基于以上各子陣的研究成果，又進(jìn)一步對具有更多單元數(shù)目的92單元三角形柵格徑向線子陣的饋電系統(tǒng)進(jìn)行了探索研究。