基于开孔结构的龙伯透镜天线技术

摘要

龙伯透镜天线是一种球对称介质透镜天线，因其良好的天线聚焦性能、宽频带、多波束扫描等优点被广泛应用于遥测遥感、宇航通信、海面舰艇通信、卫星通信、防撞雷达等领域。本文针对分层龙伯透镜天线中的透镜分层形式及具体实现方式等关键技术进行了相关的研究工作，主要内容包括：
　　本文首先阐述了龙伯透镜天线技术的研究背景，简单阐述了其基本工作原理。针对实际龙伯透镜天线球对称分层结构，本文详细阐述了利用并矢格林函数分析分层龙伯透镜辐射特性的具体原理和推导过程，从而为本文对龙伯透镜天线的仿真设计与实验研究提供了理论基础支持。
　　其次，本文研究了实现龙伯透镜天线的两种传统方法，包括介质发泡工艺技术和开孔结构技术，并分别指出了其优缺点。为达到透镜天线的介电常数的理想逼近，本文对等效媒质理论进行了介绍，利用其中的较好符合的ABG法则进行了建模仿真，验证了其有效性。
　　第三，为了实现最优化性能的龙伯透镜天线，本文采用了圆对称辐射介质杆天线馈源，利用优化算法对透镜进行优化设计，实现了用两层龙伯透镜天线实现最优化增益的目的。由于全球龙伯透镜具有不易安装等缺点，本文在不降低天线辐射性能的条件下利用等效媒质理论设计、加工、组装出了相应的基于新型开孔结构的两层高效率半球龙伯透镜天线。
　　最后，对设计出的基于新型开孔结构的两层高效率半球龙伯透镜天线进行了详细的测试，其测试结果与仿真结果吻合良好。研究结果表明，本文提出的基于新型开孔结构的两层高效率半球龙伯透镜天线可以应用于卫星通信等领域。

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第一章 引言

1.1 龙伯透镜天线的研究背景及应用

1.2 龙伯透镜天线的国内外研究进展

1.3 本文的主要创新

1.4 本文的主要内容安排

第二章 透镜天线基本分类及分析方法

2.1 透镜天线的主要分类及工作原理

2.2 透镜天线的主要分析方法

2.3 龙伯透镜天线工作原理

2.4 本章小结

第三章 龙伯透镜天线分析方法及其分层介质的等效媒质理论

3.1 电磁理论基础

3.2 利用并矢格林函数求解龙伯透镜天线

3.3 等效媒质理论技术及其基本验证

3.4 本章小结

第四章 基于开孔结构的分层龙伯透镜天线设计与分析

4.1 龙伯透镜天线的加工工艺比较和分析

4.2 龙伯透镜天线馈源的选择

4.3 加金属反射板的龙伯透镜天线

4.4 龙伯透镜天线整体优化设计

4.5 两层分层龙伯透镜天线方案设计分析

4.6 第一层介质透镜天线设计方案及其仿真结果

4.7 第二层介质透镜天线设计方案及其仿真结果

4.8 本章小结

第五章 分层龙伯透镜天线的测试

5.1 美国NSI天线测试系统简介及测试方法

5.2 法国SATIMO Starlab测试系统介绍

5.3 龙伯透镜天线的跟踪架构简单加工设计

5.4 加工材料电磁特性的测定

5.5 第一层天线的加工以及测试

5.6 两层分层龙伯透镜的加工与测试

5.7 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果