检索结果-南通市图书馆

作者：宛建峰国防科技大学

学位级别：硕士

随着高功率微波技术向多波段方向发展,多波段辐射系统成为高功率微波天线的一个重要发展方向。为满足高功率容量需求,利用高功率频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)和双波段馈源喇叭组合的技术方案,是实现多波段高功率微波... 详细信息

随着高功率微波技术向多波段方向发展,多波段辐射系统成为高功率微波天线的一个重要发展方向。为满足高功率容量需求,利用高功率频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)和双波段馈源喇叭组合的技术方案,是实现多波段高功率微波辐射系统设计的一条可靠途径。本文主要工作是设计了几种不同类型的FSS和S(2.3GHz)/C(4.3GHz)、Ku(12.5GHz)/Ka(31GHz)双波段馈源喇叭,并以此为基础设计了四波段辐射系统。研究内容主要包括以下几个方面:1.多波段FSS研究根据S/C/Ka三波段应用需求,采用金属柱作为三波段交叉极化FSS单元结构,在Ka波段透射TE极化微波,S/C波段反射TM极化微波,仿真的透射和反射效率均达到97%以上,实验结果良好。采用增加过孔结构的方形孔作为共极化三波段FSS单元结构,透射Ka波段TM极化微波,反射任意极化S/C波段微波,仿真的透射和反射效率均达到95%以上,实验结果良好。在方形孔FSS侧面通过增加工字槽结构,使Ka波段TE极化波能透射,完成了三波段线圆极化微波一体化FSS的设计,入射的Ka波段圆极化波在中心频点31GHz处透射率达到了95%以上。根据S/C/Ku/Ka四波段应用需求,采用十字孔缝与方形环组合结构作为四波段FSS单元结构,同时利用介质埋藏复合材料方案降低谐振频率和提高功率容量,实现了S/C/Ku/Ka四波段线圆极化微波一体化辐射,仿真结果表明:设计的FSS阵列在Ku和Ka波段中心频点处透射效率处达到了92%以上,功率容量在Ku/Ka波段达到0.16GW以上,在S/C波段达到3GW以上。2.双波段馈源喇叭研究为了与FSS阵列配合,设计了两种S/C和Ku/Ka波段变张角型双波段喇叭馈源。通过粒子群算法结合模式匹配法优化出喇叭最佳变张角结构。对于低频双波段喇叭天线,采用S/C波段分开馈电,辐射性能良好,中心频点的反射率小于5%,3d B波束宽度内等化性能良好。对于高频双波段喇叭,由于功率容量的限制,采用同一端口馈入微波,辐射性能良好,在Ku/Ka波段中心频点处反射率小于1%,3d B波束宽度内等化性能良好。通过在馈源喇叭端面增加介质透镜,双波段馈源喇叭端口辐射近似平面波。3.系统仿真设计利用近场卡塞格伦天线,将本文所设计的四波段FSS阵列与双波段馈源喇叭组成四波段辐射系统,完成了四波段辐射系统的整体设计与仿真,四个波段辐射特性良好,增益都大于27d Bi。

关键词：高功率微波频率选择表面双波段喇叭阵列模匹配理论

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宽带宽波束二维相控阵天线单元的研究

宽带宽波束二维相控阵天线单元的研究

作者：朱小三安徽大学

学位级别：硕士

随着电子对抗技术的发展和对外空间目标的探测及跟踪需要，二维相控阵天线系统成为新的研究目标。相控阵天线有常规阵列天线所不具备的特点：快速、无惯性的扫描能力，快速波束赋形能力等。本文根据相控阵天线工作原理及特点，在众多... 详细信息

随着电子对抗技术的发展和对外空间目标的探测及跟踪需要，二维相控阵天线系统成为新的研究目标。相控阵天线有常规阵列天线所不具备的特点：快速、无惯性的扫描能力，快速波束赋形能力等。本文根据相控阵天线工作原理及特点，在众多天线形式当中，选择了一种宽带宽波束的微带贴片——U形微带贴片天线作为二维宽角扫描相控阵系统的阵列单元。具体做了以下几方面的工作： (1) 分析了相控阵天线工作原理，及其对天线单元的性能和结构尺寸的要求，为后面二维宽角相控阵天线的单元形式选择提供了理论依据。 (2) 具体分析了影响微带贴片天线的带宽和辐射波束宽度的因素，选择了一种U形微带贴片天线作为二维宽角扫描相控阵天线的单元。 (3) 应用腔模理论和模匹配方法分析了该U形微带贴片天线的宽波束特性，理论结果较好地符合了设计指标。并给出了基于有限元法的仿真结果，说明了所用设计的可行性。 (4) 在远场暗室测试了该U形微带贴片天线单元的辐射特性，给出了实测方向图，波束宽度在E面和H面都达到110°;天线工作带宽超过20％(VSWR＜1.5)，说明了该天线结构的可实用性。

关键词：宽带宽波束相控阵宽角扫描贴片天线 U形贴片腔模理论模匹配理论

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高功率微波径向线缝隙阵列天线研究

高功率微波径向线缝隙阵列天线研究

作者：彭升人国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着高功率微波向实用化发展，研制紧凑、轻便、环境适应性强的发射天线成为HPM应用的迫切需求。在高频Ku波段，虽然传统通信领域里，多种薄厚度轻质量的天线已经研制成功，但是其功率容量无法满足高功率微波系统提出的要求，只有结合... 详细信息

随着高功率微波向实用化发展，研制紧凑、轻便、环境适应性强的发射天线成为HPM应用的迫切需求。在高频Ku波段，虽然传统通信领域里，多种薄厚度轻质量的天线已经研制成功，但是其功率容量无法满足高功率微波系统提出的要求，只有结合现有的高频天线技术和高功率微波技术才能较好地改进或创新设计出满足高频段、紧凑化的辐射终端。在此背景下，本文提出了一种新型高功率径向线缝隙阵列天线，微波以TEM模式经同轴过模波导馈入，经双层径向线波导后在上层径向内馈，天线口面螺旋排列缝隙单元将径向向内传输的微波均匀耦合，以圆极化形式向外辐射微波。该天线具有轴向尺寸小、口径效率高，无需模式转换的优点。论文对该天线进行了详细的理论分析、数值仿真和实验研究。研究内容主要包括以下几个方面：1.缝隙单元的优化设计由于传统径向线缝隙阵列天线中的缝隙单元存在较多的场强集中结构，是限制整个辐射系统功率容量的因素之一，需要对其做出改进设计，以提升缝隙辐射单元的功率容量。通过增加缝隙宽度，将原来的方形孔改进为倒圆角的半圆方孔。经数值计算、模拟仿真，以及实验测试，验证了经过改进设计后的缝隙单元可以有效将系统的功率容量提升至GW量级。2.径向线慢波结构的设计为取代传统径向线缝隙阵列天线中的慢波介质层，避免场增强效应，设计出一种新型径向线慢波结构，该结构由同心圆环慢波叶片组成，可以实现减小径向线波导波长、抑制栅瓣的目的，同时缝隙单元的耦合并不影响慢波结构的作用。理论分析与数值仿真表明：根据所需要设计的慢波系数，可以设计出相应的径向线慢波结构，其馈入场角向均匀性良好，明显降低了径向波导中的场强，能够有效取代慢波介质层，功率容量提升至GW量级。在中心频率为12.0GHz，口径为400mm的条件下，实现远场增益31.9dB，对应口径效率为61.3%。3.高阶模反射抑制结构的设计由于天线输入端为高功率容量过模馈入口，其无法抑制天线口面缝隙不连续面反射产生的高阶模。通过分析天线口面螺旋排列的缝隙辐射单元产生高阶模反射的原因，结合双层径向线波导的特殊结构，在下层径向波导外沿加载螺旋凹槽，该结构不影响微波均匀内馈，同时抑制极化简并的TE21高阶反射模。理论分析、数值仿真和实验研究表明：该高阶模反射抑制结构能有效抑制TE21的反射。加载了反射抵消结构后的天线系统，在中心频率上的辐射效率由原来的80%上升至99%。4.整体天线系统实验研究结合教研室现有实验资源，对整体天线系统进行了实验验证研究。由于目前Ku波段微波源尚未研制成功，为验证本文提出的高功率径向线缝隙阵列天线的设计方法，采用相同原理设计了中心频点为9.4GHz的天线，并加工出实物模型，在口径550mm下实现增益29dBi，方向图测试实验结果与数值仿真基本符合;在高功率微波实验中，微波源输出功率1GW条件下，测得微波脉宽达到78ns;输出功率1.5GW时，脉宽达到60ns。

关键词：高功率微波径向线缝隙阵列天线径向线慢波结构缝隙耦合模匹配理论

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同轴馈电双波段馈源系统的研究

同轴馈电双波段馈源系统的研究

作者：张强国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着高功率微波技术向多波段方向发展,双波段或多波段辐射系统就成为高功率微波天线的一个发展方向,研究利用过模波导馈电、具有高功率容量的双波段、多波段天线具有重要意义。本文提出了一种同轴馈电的双波段喇叭馈源,它可将高功率微... 详细信息

随着高功率微波技术向多波段方向发展,双波段或多波段辐射系统就成为高功率微波天线的一个发展方向,研究利用过模波导馈电、具有高功率容量的双波段、多波段天线具有重要意义。本文提出了一种同轴馈电的双波段喇叭馈源,它可将高功率微波源产生的不同频段的微波以较好的方向图辐射出去,并共用一个反射面。此外,目前多数高功率微波源产生的微波模式都为旋转轴对称模,其中较多的是圆波导TM模和同轴TEM模,这些模式如果直接辐射出去将产生轴向为零的环状远场方向图,旁瓣电平高、能量分散,不能有效地集中在目标上。因此,在高功率微波源和双波段馈源之间,模式转换器和一定结构的馈线系统是必不可少的。本文针对两种不同的双波段微波产生方式,设计了两种从微波源到馈源喇叭间的馈线结构,重点是其中模式转换器的设计,然后对一种双波段馈源结构进行了详细分析和设计。研究内容主要包括以下几个方面: 1、双波段馈线结构及其模式转换器的设计对于共轴输出双波段微波产生方式,设计了一种同轴双波段模式转换器及高功率微波馈线结构。根据同轴插板式模式转换器的工作原理,设计了中心频率分别为1.75GHz和4.15GHz的两个模式转换器,分别实现同轴TEM模—同轴TE模、圆波导TM模—圆波导TE模式的转换,并进行了整体装配和详细的系统仿真。中心频率处的转换效率分别为97.0%(1.75GHz)和98.7%(4.15GHz),转换效率超过90%的带宽分别为10.29%(1.75GHz)和9.88%(4.15GHz)。对于非共轴输出双波段微波产生方式,为实现对同轴双波段馈源馈电,设计了一种两个圆波导端口输入、一个同轴结构双波段输出的馈线结构,该结构既可实现模式转换,又可实现两个分离的微波源到同轴馈源喇叭之间的连接。首先理论推导出了输入输出共轴的三弯曲圆波导TM模—TE模式转换器功率转换效率公式,以此为依据设计了一个中心频率为4.15GHz的模式转换器,并建立模型验证。该模式转换器小于25cm×10cm,中心频率处的转换效率为99.3%,转换效率超过90%的带宽为8.06%,仿真结果和理论计算结果吻合较好。结合波导中模式转换的基本规律,采用分段设计再整体优化的方法设计了一个以矩形波导TE模为过渡模式、中心频率为1.75GHz的圆波导TM模—同轴TE模式转换器,仔细分析了它的应用背景,并对其工作带宽、转换效率等因素进行了详细的数值仿真研究。该模式转换器在中心频率处的转换效率为98.8%,转换效率超过90%的带宽为11.43%。本文设计的几种模式转换器均具有GW级功率容量,满足高功率微波应用需求。 2、双波段喇叭馈源的设计通过分析提出了一种同轴结构馈电的双波段喇叭馈源(工作中心频率为1.75GHz和4.15GHz),低频微波采用同轴结构馈电,高频微波采用圆波导馈电。根据馈源结构的特殊性,利用模匹配理论对馈源结构中典型组件的散射矩阵和散射矩阵的级联过程进行了理论分析,在得到整个结构散射特性的基础上,通过模式展开法估算馈源的远场方向图。设计时采用了分段设计再整体优化的方法,仔细分析了各个结构单元在整个馈源结构中所起的作用。通过详细的数值仿真研究,得到了一些有益的结论,并确定了具体的设计参数,最终整个系统尺寸小于φ60cm×70cm,中心频率处的反射损耗小于-20dB,并获得了理想的辐射效果。 3、实验设计对不同类型的模式转换器和双波段喇叭馈源的综合实验进行了实验设计,绘制了工程装配图,给出了冷测和热测实验方案。

关键词：高功率微波模式转换器双波段馈源同轴馈电旋转轴对称模式模匹配理论