Ka波段双口双模馈源的研究

摘要

随着单脉冲技术的发展，人们对雷达的跟踪精度和速度提出了更多的要求，毫米波频段的单脉冲馈源有信息容量大，处理数据速度快的优势，因此得到愈来愈多的重视。本文理论分析并设计了用于Ka波段的单脉冲双口双模馈源，课题重点主要有：馈源频带展宽，X波段馈源与Ka波段馈源辐射场的相互影响，波导折叠魔T频带展宽，3dB电桥频带展宽，馈源中的和差矛盾等。
　　首先分析了双口双模馈源的工作原理，对双口双模波馈源进行建模，保证其结构能够与X波段馈源组合在一起形成双频段的单脉冲馈源。然后分析了Ka波段馈源物理结构，主要由和差器、过渡段、馈电器组成，而和差器又由折叠魔 T和3dB电桥组成。然后利用口径场法计算了双口双模馈源的初级方向图函数，并得到初级和差方向图。本文对双口双模馈源的和差器和馈电器进行了重点的研究与设计。
　　其次本文采用3个魔T与1个3dB电桥设计了Ka波段馈源的和差网络，本文对折叠魔T和3dB电桥的阻抗匹配做了深入分析，利用折叠魔T内部加入容性和感性阶梯等调配元件抵消因魔T内部不连续性产生的反射。调节3dB电桥端口间的金属隔板以及阶梯等保证3dB电桥的幅相特性。
　　在馈电器与和差器之间加入了过渡段，它可以改善和差器与馈电器之间的阻抗匹配，另外可以将四个喇叭减为两个喇叭，在过渡段内波型器的目的是形成高次模TE20。由于双口双模馈源的和状态通道与差状态通道有效口径比为1:2，满足和差最佳照射条件，因而改善了单脉冲馈源中的和差矛盾问题，提高了单脉冲馈源的工作效率。由于X波段与Ka波段馈源同时工作在一个辐射口径面上，增加了了调配的难度，对此本设计对辐射口面做了调整，添加了调配金属板和扼流槽，通过调节这些器件尺寸，可以使X和Ka波段馈源均能正常工作。
　　最后对馈源进行了加工与测试，Ka波段整个馈源绝对带宽2GHz，比之前引进的瑞士设计的馈源绝对带宽增加了1.4GHz。各端口隔离度大于25dB，方位和俯仰差方向图零深均小于-25dB，但是在实测中零深最大偏移达到5°，实测数据与仿真数据大部分吻合的较好，出现的测试与仿真偏差可能与实测环境及加工等有关。

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第一章 绪论

1.1 工作内容的选题依据和研究意义

1.2 国内外研究现状和发展态势

1.3 工作成果的指标要求

1.4 主要的研究内容

1.5 论文各章节内容安排

第二章 单脉冲雷达技术

2.1 单脉冲雷达基本理论

2.2 常见馈源介绍

2.3 馈源设计中和差矛盾与最佳口径场设计

2.4 多模馈源的原理和基本特性

2.5 本章小结

第三章 Ka波段双口双模馈源的原理与设计

3.1 Ka波段双口双模馈源的结构组成

3.2 Ka波段双口双模馈源形成和差方向图工作原理

3.3 Ka波段双口双模馈源的口径场分析

3.4 Ka波段双口双模馈源的方向图计算

3.5 本章小结

第四章 馈源中和差网络及馈电器设计

4.1 Ka波段馈源中和差比较器的组成与工作原理

4.2 馈源波导过渡段的分析与设计

4.3 馈源馈电器的设计及创新方案

4.4 本章小结

第五章 Ka波段馈源整体的仿真分析

5.1 Ka波段馈源仿真设计

5.2 Ka波段双口双模馈源仿真与计算结果对比

5.3 Ka波段双口双模馈源幅相的容差仿真与分析

5.4 密封挡板的仿真设计

5.5 本章小结

第六章 Ka波段馈源的加工与测试

6.1 Ka波段馈源实物

6.2 Ka波段馈源的仿真与实测结果对比

6.3 馈源实测数据误差分析

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果