共形径向线缝隙天线的研究与设计

摘要

径向线缝隙天线（Radial Line Slot Antennas，RLSA）是一种非谐振多模波导缝隙平板阵列天线，因兼具有波导缝隙阵列损耗小、效率高和微带阵列结构简单、成本低两方面的优点，在近二十年被广泛应用于微波毫米波系统中。目前关于RLSA的研究文献众多，但主要集中于均匀口径场分布的实现，而事实上对天线的需求远不及此，例如在双频、单脉冲、共形天线等方面的设计仍待突破研究。
　　基于上述情况，本文以拓展高效率 RLSA应用设计为目标，在深入分析传统单层RLSA天线的工作原理和设计方法上，对平面和二次曲面共形RLSA进行拓展研究和设计。主要内容如下：
　　首先，介绍了RLSA的发展背景和研究动态，详细分析总结了RLSA的工作原理与设计方法，并设计对比几种传统结构的RLSA，为后面拓展研究奠定良好的基础。
　　其次，在平面单层 RLSA的基础上，对其结构和馈电方式进行创新，依次实现了共口面双频双圆极化RLSA、容性探针馈电螺旋排布RLSA以及单脉冲RLSA的设计。仿真表明天线可获得高效率，验证了设计方案的可行性。此外，对单脉冲 RLSA进行了加工测试，天线实现了和差波束辐射，且和波束增益的仿真与测试结果分别为32.51 dB和31.10 dB，吻合较好，达到了预期的目标。
　　最后，提出二次曲面共形 RLSA的设计，经过对二次曲面径向波导传输模式和曲面引入的空间相差补偿分析后，以球面和抛物面为例设计相应凸曲面共形RLSA，仿真发现天线在高/基底直径比低于0.14情况下能保持高效率，超过该比值效率迅速降低。随后，提出共口径抛物面/RLSA天线设计，通过实例设计验证了方案的可行性。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文主要工作和内容安排

第二章 RLSA的工作原理与设计实现

2.1 RLSA基本概述

2.2 RLSA均匀口径场控制

2.3 单元缝隙对耦合特性分析

2.4 RLSA设计

2.5 RLSA馈电结构

2.6 常规RLSA的实现及对比

2.7 本章小结

第三章 平板RLSA应用设计拓展

3.1 共口面双频双圆极化RLSA

3.2 容性探针馈电SA-RLSA

3.3 单脉冲RLSA的设计

3.4 本章小结

第四章 二次曲面共形RLSA的分析与设计

4.1二次曲面径向波导主模场

4.2 凸二次曲面共形RLSA设计

4.3共口径抛物面/RLSA天线设计

4.4 本章小结

第五章 结束语

5.1 全文总结

5.2 下一步研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果