机载天线设计与Ku波段双工滤波器的机电耦合分析

摘要

本文结合科研项目，对机载天线和Ku波段双工滤波器的机电耦合进行了研究。论文内容分为两部分：第一部分设计研制了嵌入机载全向天线，完成了仿真设计及样件加工，并对天线样机进行了测试，仿真和实测结果说明了该设计方法可行；第二部分对Ku波段双工滤波器的耦合机理进行了研究，讨论分析结构变形对双工器电性能的影响，计算整理出在工程误差允许范围内所允许的结构变形量的上下界，并对双工器实物进行了测量。
　　 首先，简要论述了机载天线的基本概念，详细讨论了机载天线的电参数和设计要求，列举说明了机载天线的分类及电磁兼容性。在此基础上，提出了工作在5.9～7.3GHz频段机载天线的两种设计方案。方案一采用介质微带缝隙天线的形式，简便起见，简化机体表面模型为一倾斜放置的超大金属平面。方案二采用腔体内放置单极子的天线结构形式，简便起见，对机体模型按照电尺寸由小到大的顺序进行截取，讨论天线的电性能。对比方案一和方案二的仿真分析结果，针对方案二研制了天线的实物样机，并进行实际测量。测量结果表明在6.13GHz～6.96GHz的频率范围内，天线电压驻波比(VSWR)均小于2；天线增益在整个工作频率范围内大于1dB；天线的H面辐射方向图基本保持了较好的全向特性，全向不圆度小于8dB。实测结果与仿真结果较好吻合，从而证明该设计方案的可行性。
　　 其次，本文给出了微波与波导传输的基本理论，并在此基础上，结合一个Ku波段双工滤波器的实物案例，讨论分析结构变形对双工器电性能的影响，仿真得到了波导表面结构变形与电性能的影响关系曲线；并结合所得数据和计算结果，推论出在工程使用所允许电性能误差范围(±15％)的条件下，双工器波导结构所允许结构变形的上下界。最后对双工器实物案例进行了测试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1机载天线以及机电耦合的基本概念

1.1.1机载天线的基本概念

1.1.2机电耦合的基本概念

1.2 机载天线及机电耦合的发展现状和研究意义

1.2.1机载天线的发展现状和研究意义

1.2.2机电耦合的发展现状和研究意义

1.3本文的主要工作和内容安排

第二章机载天线的理论基础

2.1 引言

2.2机载天线简介

2.3天线的基本电参数

2.3.1对称振子的电流分布

2.3.2对称振子的辐射方向图

2.3.3对称振子的辐射功率和辐射电阻

2.3.4天线的效率和增益

2.3.5天线的极化

2.4镜像原理

2.5机载天线的设计要求

2.5.1机载天线电性能要求

2.5.2机载天线的物理性能要求

2.6机载天线的电磁兼容性

第三章嵌入机载天线的分析设计

3.1 引言

3.2天线设计指标

3.3天线的设计方案及仿真分析

3.3.1天线设计方案一

3.3.2天线设计方案二

3.3.3天线实物样机的研制和实际测试结果

第四章 波导双工滤波器耦合机理研究

4.1 引言

4.2波导双工滤波器的机电耦合分析

4.2.1矩形波导BJ120的仿真分析

4.2.2圆形波导C104的仿真分析

4.3 Ku波段波导双工滤波器测试结果

第五章结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果