基于波束波导的高功率微波天线的研究与设计

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1、Ａ击种成＊葦ＥＡＮＤＴ巨ＣＨＮＩＮＡＵＮＩＦＥＬＥＣＴＲＯＮＮＣＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＶＥＲＳＴＹＯＩＣｓｃＩＥ硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＇＇－＞ｙ－；；＾：ｉ：＾ｉ；Ｖ．圓；心Ｉ论文题目基乎波束波导的誠率微波天线的研究与设计学科专业电磯场与微波技术２０１３２１０２０２７５学号作者姓名何其赃指导教师宗湿政削教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

2、果。据我所知，除了文中特别加ＵＷ示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。〇｜：作者签名：胜曰期王｜？年每月曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁ｉｉ盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可ｉ■将学位论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。〔保密的学位论文在解密盾应遵守此规定）、作者签名；巧立魅导师签名：曰期：年月曰分类号密级注1UDC学位论文基于波束波导的高功率微波天线的研究与设计（题名和副题名）何其胜（作者姓名）指导教师宗显政副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业电磁场与微波技术提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05.26学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分

4、类法UDC》的类号。RESEARCHANDDESIGNOFHIGHPOWERMICROWAVEANTENNABASEDONWAVEGUIDEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologyAuthor:QishengHeSupervisor:Prof.XianzhengZongSchool:SchoolofElectronicEng

5、ineering摘要摘要波束波导天线系统应用于微波领域虽然有许多优点，但还存在不足的地方：首先，在高功率方面应用能力较差，馈源辐射出的电磁波经波束波导传输后会出现波束聚焦现象，聚焦处电场强度较大,当天线在大功率条件或大气稀薄的星载环境下工作时，可能会导致放电现象；第二，整个天线系统的效率不够理想，如何对馈源，波束波导，面天线进行优化设计需要进一步的研究与探讨。对于馈源的研究主要集中在波纹圆锥喇叭和高斯模式匹配上。首先从现有的各种喇叭出发，利用已经掌握的HFSS等工具，设计出符合要求的喇叭天线。对波束波导的研究主要集中在减小

6、能量在这个传输系统中的损失，还有对辐射场幅度及相位的优化。波束波导主要从平面镜的位置大小放置角度，曲面镜的选择和大小放置角度，对波束波导进行研究设计。目前为了提高天线的效率主要采用两种途径，（1）保持反射系统不变，使馈源方向图最佳化，即采用高效率馈源，这种馈源的方向图能比较均匀的照射主反射面，使漏掉的能量很小。（2）保持馈源方向图不变，使反射系统最佳化，即从给定的馈源方向图出发，采用修正的卡塞格伦天线副反射面的方法，使主反射面口径上得到均匀的照射来提高效率。本文对于基于波束波导的反射面天线的整个系统进行了研究，对于隔片型模

7、式变换器进行了考察，原有模式变换器应用在本例当中时会出现效率低于80%并且功率容量也比较低，经过分析和计算得出了解决办法，以增加一个外层的方法来扩大波导管进而增加功率容量，并且提高模式变换的效率。在研究了高斯波束特性和原来设计中喇叭天线的辐射情况后，重新设计了阶梯型双模圆锥喇叭，该喇叭符合尺寸要求，并且相位中心明确，高斯基模耦合效率高，辐射出的波束呈标准的聚束传播模式，非常适合应用于波束波导天线中。重新设计了波束波导，从波束波导中的电场分布来看，效果非常好。最后以几何光学的方法分析了双抛物面的修正过程，使用Mathemat

8、ica9.0编程，得出修正曲线，修正后的双反射面天线的口径效率得到大幅提高并且避免了副面遮挡。关键词：波束波导，模式变换，双模喇叭，相位中心，反射面天线IABSTRACTABSTRACTWaveguideantennasystemusedinthemicrowavefield,althoughthere