Ka波段单脉冲平板缝隙天线馈电网络分析

摘要

波导缝隙天线具有结构紧凑、厚度小、重量轻、天线口径效率高、容易实现低副瓣等特点，被广泛应用于雷达和通讯领域。宽边纵向缝隙阵具有较强的嵌装能力和牢固的箱梁结构，可广泛应用于引信天线、寻的天线、通讯天线和其它各类雷达天线中。波导缝隙天线阵在构成上包括辐射阵面和馈电网络，天线综合研究相应分成辐射阵面综合和馈电网络综合两大部分。本文主要研究了基于泰勒分布单脉冲体制下的波导缝隙阵馈电网络综合设计，从仿真和实物加工两方面分析了该结构在天波通信中的应用。具体完成工作如下。
　　 首先，总结了馈电网络几种主要的组合形式，依据指标要求选择中心馈电驻波子阵加上采用混合接头的波导网络实现馈电网络的功率分配与和差运算。从单脉冲体制原理出发分析了馈电幅相不平衡性对天线和、差方向图造成的影响，进而提出对馈电网络的设计要求。
　　 然后，从单脉冲波导缝隙天线馈电网络结构出发，分别设计了和差网络与一分十六不等功分网络。和差网络由三个魔T、一个H-T、若干90度弯波导和非标波导到标准波导过渡波导等组成。考虑到整个天线厚度限制，魔T只能做成两层波导结构。魔T1的H臂为和口，E臂为差口。魔T1连接第一、二象限的馈电波导，魔T2连接第三、四象限的馈电波导。魔T1、魔T2的和口(H臂)与魔T3的两臂相连，则魔T3的H臂为整个天线的和口，E臂为俯仰差口。魔T1和魔T2的差口(E臂)用H-T连接，该H-T的出口形成方位差口。功分网络的单元是由加载功率分配膜片的波导H-T元件组成。由于阵面设计是按照二维泰勒分布设计，所以要求功分网络馈电必须满足泰勒分布，通过调整功率分配膜片的偏移，使得两臂输出端口满足一定的功率分配比，最后将调整好的15个H-T单元组装起来就构成一分十六不等功率分配器。
　　 最后，对加工实物进行测试，给出与仿真结果的对比，说明馈电网络结构设计的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 单脉冲缝隙天线馈电网络概论

1.3 研究内容和方法

1.4 章节安排

第二章 馈电网络设计基本原理

2.1 单脉冲原理

2.2 馈电幅相不平衡性分析

2.2.1 零值位置偏移情况

2.2.2 差波束峰值的平衡度

2.2.3 零深变化情况

第三章 Ka波段八角形单脉冲缝隙阵和差网络分析与设计

3.1 八角形单脉冲缝隙天线阵及和差网络结构设计

3.1.1 波导纵缝平面阵总体设计

3.1.2 耦合波导

3.1.3 和差网络

3.1.4 和差网络波导尺寸与辐射波导尺寸的确定

3.1.5 和差网络关键技术

3.2 和差网络关键器件分析设计

3.2.1 平面型波导魔T设计

3.2.2 H-T组件分析设计

3.2.3 非标波导到标准波导过渡的90度E面弯头

3.3 和差网络整体仿真分析

3.4 和差网络与辐射阵面的综合设计

3.4.1 八角形平板缝隙阵模型

第四章 单脉冲大型平板缝隙阵功分网络分析与设计

4.1 单脉冲大型平板缝隙阵总体设计

4.2 天线阵面的分析与设计

4.2.1 矩形平面阵分析与综合

4.2.2 一行辐射缝包含一个耦合斜逢的等效电路

4.2.3 一行耦合斜缝包含一个馈电缝的等效电路

4.2.4 由一个象限子阵确定等效并联电导与口径分布的关系

4.2.5 一个象限的阵面仿真设计

4.3 一分十六不等功分网络设计

4.3.1 功分器常见类型

4.3.2 H-T波导的匹配元件形式

4.3.3 功分网络仿真设计

4.4 带功分网络的天线阵面仿真分析与设计

第五章 实物加工和测试

5.1 大型平板缝隙阵实物加工

5.1.1 高精度数控铣床简介

5.1.2 四分之一阵面实物图

5.2 测试

5.2.1 AV3629A一体化矢量网络分析仪

5.2.2 测试结果

第六章 总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果