双波段喇叭天线的研究与设计

摘要

本文的主要研究内容为双波段喇叭天线。论文首先介绍了双波段喇叭天线研究的背景和意义，以及双波段喇叭天线的国内外研究动态。根据本文设计内容对喇叭天线辐射理论和设计指标、多模喇叭天线和波纹喇叭天线基本理论做了有针对性的详细论述。本文主要完成了以下工作内容： 1、论文阐述了实现喇叭天线双波段技术的两种不同结构形式，研究分析了嵌套式双波段喇叭天线以及共口面式双波段喇叭天线的设计原理和性能。分别设计出嵌套式L/C双波段喇叭天线和C波段多模喇叭天线，对其性能进行了分析。以此为基础，又分别研究了工作于L/C双波段和X/Ka双波段的共口面式双波段喇叭天线的设计，提出了具体的实现方案和设计方法，并进行了仿真分析。所设计的两个双波段喇叭天线在L波段的增益大于12dBi，C波段增益大于21dBi，X波段增益大于22dBi，Ka波段增益大于30dBi，均满足设计要求。 2、为了进一步提升各波段喇叭天线性能，在L波段，采用在喇叭辐射段阶梯耦合馈电的形式，在保证电性能的前提下，减小了天线尺寸；在C波段，采用矩圆过渡段和变张角结构一体化设计的双模喇叭天线技术，提升了方向图的等化性能，并且使得天线结构紧凑，尺寸得到进一步减小；在X/Ka波段，采用变张角双模结构及波纹喇叭技术，实现了较低的副瓣电平和交叉极化电平，方向图等化性能进一步提升，优化了天线双波段同时工作的方向图。 3、为了实现C波段的双极化工作，设计了工作于C波段的正交模耦合器(OMT)，仿真并分析了各馈电端口的传输特性。该正交模耦合器在C波段工作频率下两端口的反射损耗均小于-15dB，VSWR均小于1.5，端口隔离度大于45dB。对该OMT制作实物并测试，测试结果与仿真结果基本吻合。为了实现L波段收发天线间的高隔离度，提出了在L波段两天线中心放置隔离板并且隔板上加扼流槽的措施，天线隔离度提高了15dB。

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