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电波科学学报 2000年第2期15卷 208-212页

作者：王亦方胡斌杰崔芙蓉赖声礼华南理工大学电子与通信工程学院广州510640

讨论应用微波探测人体皮下肿瘤时的一种优化喇叭探头。采用 FDTD法分析了喇叭探头的微波反射特性 ,获得了多组探头的探测深度与喇叭结构参数之间的关系曲线 ,并进一步确定了一种优化的喇叭探头结构。用此种探头检测人体皮下肿瘤的探测... 详细信息

讨论应用微波探测人体皮下肿瘤时的一种优化喇叭探头。采用 FDTD法分析了喇叭探头的微波反射特性 ,获得了多组探头的探测深度与喇叭结构参数之间的关系曲线 ,并进一步确定了一种优化的喇叭探头结构。用此种探头检测人体皮下肿瘤的探测效果比开口矩形波导探头要好得多 ;对于同样的实体瘤 ,探测深度接近开口矩形波导探头的 1 .5倍。这对人体表层组织的微波成像及医用探头的设计具有重要的意义。

关键词：喇叭探头 FDTD法肿瘤探测

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应用于天线测量的高性能探头天线研究

应用于天线测量的高性能探头天线研究

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作者：支源西安电子科技大学

学位级别：硕士

在天线测量系统中,探头天线作为收发设备是不可或缺的。根据测量系统的不同,常用的探头天线如喇叭天线和开口波导天线,其设计理论成熟且加工制造简单,但存在工作带宽窄、极化单一和方向图性能不足等问题。因此,为提高系统的测量精度和效... 详细信息

在天线测量系统中,探头天线作为收发设备是不可或缺的。根据测量系统的不同,常用的探头天线如喇叭天线和开口波导天线,其设计理论成熟且加工制造简单,但存在工作带宽窄、极化单一和方向图性能不足等问题。因此,为提高系统的测量精度和效率,亟需研究高性能的探头天线。本文通过对宽频带、双极化和宽波束等三方面的研究,设计出可用于远场测量或近场测量的高性能探头天线,与现有的喇叭探头和开口波导探头相比,可有效地减小测量误差并降低时间成本。本文的主要研究内容如下:1.为展宽探头天线的工作带宽,本文提出了一种宽频带喇叭探头。根据脊波导理论,先在角锥喇叭天线内加载指数型双脊结构,再对馈电部分结构如空气反射腔等做特殊设计,仿真并优化各部分的结构尺寸,最终实现喇叭天线工作带宽的展宽和其内部高次模的抑制。设计的宽频带喇叭探头在2GHz～18GHz频带范围内的驻波比小于1.9,即达到9个倍频的工作带宽并覆盖S、C、X和Ku等常用的测量波段,增益在4.2d Bi～13.0d Bi范围内,方向图性能尚可且交叉极化鉴别率大于31d B。加工该喇叭探头的实物样机并测试,对比其测试与仿真结果,验证了宽频带喇叭探头的高性能。2.为改善探头天线的单一极化工作特性,本文提出了一种双极化喇叭探头。首先,将普通的圆锥喇叭段改进为以五阶逐渐增大的速度张开的喇叭段;其次,在宽频带研究的基础上,加载带有线性修正项的指数型反向四脊结构和“十”字形金属块;然后,根据差分馈电原理,由一组基于微带线—槽线耦合结构的宽带差分功分器产生两对等幅度且反相位的信号为其馈电,最终实现喇叭天线的双极化工作及其端口隔离度和交叉极化鉴别率的提高。设计的双极化喇叭探头在2GHz～10GHz频带范围内两极化的驻波比小于2,即达到5个倍频的工作带宽,端口隔离度大于46d B,增益在7.8d Bi～20.0d Bi范围内,方向图性能良好且交叉极化鉴别率大于45d B。同样加工实物样机并测试,对比其测试与仿真结果,验证了双极化喇叭探头的高性能。3.为改善探头天线的方向图性能,本文提出了一种宽波束开口波导探头。与双极化喇叭探头的设计类似,在圆开口波导天线内加载贝塞尔型反向四脊结构和“十”字形金属块,并由差分功分器产生两对等幅反相信号馈电。得到的双极化开口波导探头在6GHz～14GHz频带范围内两极化的驻波比小于1.7,端口隔离度大于42d B,增益在5.7d Bi～10.8d Bi范围内,方向图性能良好且交叉极化鉴别率大于40d B。在此基础上,根据面天线原理,提出波导口径收窄、口面处波导结构和脊结构改进等方法,仿真并优化部分结构参数,最终在不同程度上展宽了开口波导探头方向图的波束宽度。

关键词：天线测量喇叭探头开口波导探头宽频带双极化宽波束

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