多模喇叭天线设计与研究

摘要

多模喇叭具有结构简单、带宽较宽、损耗低、功率容量大、加工方便等优点，且可根据实际需要获得轴对称的辐射方向图，因此被广泛应用于微波毫米波及准光天馈系统。论文围绕多模喇叭的计算理论与分析设计展开研究，主要工作如下： 首先阐述了多模喇叭的工作原理和设计方法-模比法，通过在波导不连续处激发出高次模TM11、TE12，合理设置移相段的长度，在喇叭口面得到合适的模比和相位，从而获得所需的辐射方向图。在此基础上利用模比法设计了一款变张角多模喇叭，分析计算了在各个截面处的模比，多模喇叭在5GHz-6GHz的频带内实现了旋转轴对称的辐射方向图，等化带宽为20%，天线增益为21dBi。其次设计了一款介质环加载多模喇叭并分析其性能，在5.2GHz-6GHz的频带内辐射方向图旋转轴对称，天线增益为21dBi，介质环加载多模喇叭具有增益高的特点,缺点是尺寸太大。 设计了一款波纹环加载多模喇叭，通过仿真分析，多模喇叭在5.5GHz-6.5GHz频带内得到旋转轴对称的辐射方向图。加工测试单极化波纹环加载多模喇叭，实测其阻抗带宽为60%，方向图实测结果表明在5.5GHz-6.5GHz能够得到等化波束，等化电平在-10dB左右。其交叉极化电平低于主极化电平25dB，天线增益为12dBi，实测结果与仿真结果比较吻合。 设计仿真了双极化波纹环多模喇叭，采用平衡馈电模式，经过仿真分析，在所设计的频带内能实现等化波束。

目录

第一个书签之前

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外发展现状

1.3 论文主要工作和安排

第二章 波导及多模喇叭理论概述

2.1 矩形波导理论概述

2.1.1 矩形波导TE模

2.1.2 矩形波导TM模

2.2 圆波导理论分析

2.2.1 圆波导TE模

2.2.2 圆波导TM模

2.3多模喇叭理论

2.3.1多模喇叭理论概述

2.3.2在横截面处的模传输和模转换

2.3.3模比的综合和设计

2.3.4多模喇叭天线设计步骤

2.3.5多模喇叭天线的性能指标

2.4小结

第三章 变张角多模喇叭和介质环加载多模喇叭设计

3.1 变张角多模喇叭的模比法设计

3.1.1变张角多模喇叭结构描述

3.1.2 变张角多模喇叭在各个截面的模比分析

3.2 变张角多模喇叭仿真分析

3.3 介质环加载多模喇叭仿真分析

3.3.1介质环加载多模喇叭结构

3.3.2介质环加载多模喇叭仿真分析

3.4小结

第四章 波纹环加载多模喇叭的设计研究

4.1 同轴-矩形波导及矩-圆波导转换器设计

4.2.1 圆柱波纹波导内的场

4.2.2 波纹壁内场

4.2.3波纹波导边界条件特征方程

4.3波纹环加载多模喇叭设计

4.3.1波纹环参数分析

4.4波纹环加载多模喇叭仿真

4.4.1多模喇叭参数分析

4.5单极化波纹环加载多模喇叭加工测试

4.5.1波纹环加载多模喇叭和矩圆波导转换器实物图

4.5.2实物测试结果

4.6双极化波纹环加载多模喇叭仿真分析

4.6.1双极化波纹环加载多模喇叭天线结构

4.6.2双极化波纹环加载多模喇叭仿真分析

4.7小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢