200MHz～2.5GHz双脊喇叭天线研制及天线系数校准研究

摘要

电磁兼容性测试覆盖的频率范围很广，为减少测试中更换天线的次数，一般采用宽频带天线。宽频带天线有很多类型，如对数周期天线、双锥天线、双脊喇叭天线等。其巾双脊喇叭天线具有频带宽和增益高的优势，因而得到广泛的应用。
　　本课题出于标准GJB151B的贯彻实施和天线系数校准研究的需要，主要任务是研制频率范围为200MHz～2.5GHz的双脊喇叭天线，应用于RE102中辐射发射测试和RS103中辐射敏感度测试。
　　论文首先根据双脊喇叭天线的工作原理计算出天线的尺寸。再借助电磁仿真软件，建立模型进行仿真分析，优化脊曲线方程和谐振腔尺寸等，然后得出综合性能（驻波比、增益、方向图）佳的仿真结果。根据天线最终仿真的尺寸，绘出图纸，进行加工制造，并给出了天线一些主要零部件的结构设计和加工方法。最后，天线装配完成后，在暗室测量天线驻波比，在开阔场内测量天线方向图。测试结果显示:在整个频段内的驻波比都小于2.5，高频时波瓣图有微小分裂现象，具有较宽的半功率波束宽度，达到了设计目标。
　　本课题的另一任务是在不同条件下对双脊喇叭天线的天线系数进行校准研究。由于增益和天线系数在远场区具有换算关系，校准过程中将用增益结果来计算天线系数。首先校准分别在开阔场和半电波暗室场地内采用双天线法进行，天线固定高度为1.2m，间距分别为1m、3m和10m。为了获到相对客观的测量结果，测量过程中引入时域门技术并考虑在地面上是否放入吸波材料。测量结果表明，天线系数校准结果受到地面反射的影响，时域门技术和地面加铺吸波材料可不同程度减小地面反射对天线校准系数的影响。然后对比分析了间距为1m、3m和10m的测试结果。测试结果表明，不同距离时的天线系数有一定差异。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 双脊喇叭天线设计目标

1．4 论文的主要研究内容

1．5 论文结构编排

第二章 喇叭天线概述及双脊波导的计算与分析

2．1 喇叭天线概述

2．1．1 喇叭天线简介

2．1．2 喇叭天线内电磁波的传播特性

2．2 双脊喇叭天线结构

2．3 脊波导理论

2．3．1 脊波导简介

2．3．2 双脊波导的主模截止波长计算

2．3．3 双脊波导的工作带宽

2．3．4 双脊波导尺寸变化对截止波长和工作带宽的影响

2．3．5 双脊波导的特性阻抗

2．4 双脊波导尺寸设计步骤

第三章 双脊喇叭天线优化与仿真

3．1 软件简介

3．2 双脊喇叭天线主要部分设计、优化与仿真

3．2．1 脊曲线设计、优化与仿真

3．2．2 谐振腔优化与仿真

3．2．3 同轴馈源优化与仿真

3．3 双脊喇叭天线最终仿真计算结果

第四章 天线主要零部件加工

4．1 天线脊的加工

4．2 天线馈源内导体的加工

第五章 天线驻波比和方向图测试

5．1 天线场区的划分

5．2 天线驻波比的测试

5．2．1 天线阻抗简述

5．2．2 天线驻波比测试

5．2．3 驻波比的测量结果

5．3 天线方向图的测试

5．3．1 天线方向图简述

5．3．2 半功率波束宽度简述

5．3．3 旋转天线法测天线方向图

5．3．4 天线方向图的测量结果

第六章 不同场地环境下增益测试和天线系数校准

6．1 天线增益测试方法

6．1．1 天线增益概述

6．1．2 参考天线法测增益

6．1．3 双天线法测增益

6．2 天线系数测试方法

6．2．1 天线系数概述

6．2．2 天线系数与增益在远场区之间的转换关系

6．3 时域门技术与应用

6．3．1 时域门基本原理

6．3．2 窗函数的概述与选择

6．3．3 时域门在天线性能测量中的适用范围

6．3．4 时域门在本课题的应用

6．4 天线的增益和天线系数的校准结果与分析

6．4．1 地面反射对测试的影响

6．4．2 间距为1m时天线的增益和天线系数

6．4．3 天线距离为3m时天线的增益和天线系数

6．4．4 天线距离为10m时天线的增益和天线系数

6．4．5 天线间距为1m时校准结果与国外天线对比

6．4．6 天线间距为1m、3m和10m时校准结果对比分析

第七章 总结与建议

致谢

参考文献