超宽带反射面馈源天线设计

摘要

馈源是天文射电望远镜的核心部件，其性能的好坏直接影响射电望远镜的性能。射电望远镜的馈源需具有口径效率高、相位中心稳定、辐射性能好以及反射系数小等特性。随着天文探测的需要，众多在国际上具有影响力的射电望远镜项目相继展开，如SKA项目、FAST项目以及“天籁计划”等。“天籁计划”是在科技部863项目支持下，由中国科学院国家天文台主持研制的用于针对暗物质间接观测的专用射电望远镜，该射电望远镜的工作频率为400~1400MHz，工作带宽为3.5:1。目前“天籁计划”一期实验系统采用了新型四方板超宽带馈源，然而该馈源只能工作在600-1200MHz频段，工作带宽仅为2:1，不能满足“天籁计划”馈源设计要求。针对“天籁计划”馈源存在的不足，结合课题研究，对带有引向器的超宽带偶极子振子进行研究，为“天籁计划”后续计划提供性能优异的备选馈源设计方案，同时也为超宽带馈源设计提供新的思路。本课题工作总结如下：
　　1.从阻抗匹配与辐射特性两个方面深入的研究了反射板以及引向器对于特定超宽带偶极子振子的影响。通过进一步的研究，设计出了工作带宽为3:1，辐射特性稳定且口径效率在50％以上(抛物面张角为120°)的单极化定向超宽带天线。该天线具有结构简单、匹配特性好、天线效率高以及辐射特性稳定等优点。实测与仿真结果表明该定向超宽带天线整体性能优异。
　　2.深入研究了四端口天线总的S参数，推导出了具有对称结构四端口天线总的S参数计算公式。结合上述单极化定向超宽带天线设计思路设计出了四端口定向双极化超宽带天线，该双极化天线工作带宽接近3:1。
　　3.设计了工作在450-1400MHz针对“天籁计划”的超宽带馈源，该馈源在整个工作频带内具有辐射特性稳定、增益大、口径效率高以及相位中心稳定等优点，相比于新型四方板馈源，该馈源的工作带宽有了显著提高。

目录

第1章 绪 论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文主要研究意义与内容

1.4 论文结构

1.5 本章小结

第2章 超宽带馈源基本理论及设计方法

2.1 超宽带馈源基本理论

2.2 定向超宽带天线常用设计方法

2.3本章小结

第3章 单极化超宽带馈源天线研究与设计

3.1超宽带偶极子天线分析

3.2引向器分析

3.3 新型定向超宽带天线设计

3.4超宽带巴伦设计

3.5天线参数调整优化

3.6天线制作与测试

3.7本章小结

第4章 双极化超宽带馈源天线研究与设计

4.1多端口天线S参数计算

4.2超宽带偶极子天线设计

4.3双极化超宽带馈源天线设计

4.4 新型“天籁计划”馈源天线设计

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间的研究成果目录

附录B 攻读学位期间所参加的科研项目目录