【摘要】：電磁波作為人類進(jìn)行無(wú)線通信的載體已有百余年時(shí)間,但以電磁波作為能量傳輸載體的研究卻是近幾十年才興起的,其在無(wú)線能量傳輸、高功率毫米波源、毫米波成像、微波能武器等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。這些應(yīng)用都對(duì)電磁波的功率級(jí)別有一定要求,但單個(gè)發(fā)射模塊能夠承載的功率有限。因此,如何將多個(gè)發(fā)射模塊的輸出功率在空間進(jìn)行合成并有效傳輸是亟待解決的重要課題。進(jìn)一步地,電磁波在空間的聚束傳播可以采用高斯波束,本課題旨在探索如何將射頻功率在空間合成并轉(zhuǎn)換成高斯波束。高斯波束是由聚焦形成的,聚焦的形式主要分為透射式和反射式兩種。透鏡和反射鏡作為透射式和反射式聚焦的傳統(tǒng)方式,造價(jià)高昂且設(shè)計(jì)不夠靈活,因而不適合作為本課題的聚焦方案。透射陣的反射過(guò)大也不適合應(yīng)用于本課題的大功率場(chǎng)景,因此,本課題采用反射陣的聚焦方式。本文通過(guò)介紹高斯波束理論和近場(chǎng)聚焦技術(shù)的基礎(chǔ)理論,從理論上分析了空間功率合成和聚焦的實(shí)現(xiàn)機(jī)理,進(jìn)一步提出了一種毫米波空間功率合成高斯波束的實(shí)現(xiàn)方案。本論文的工作及研究?jī)?nèi)容如下:(1)本文設(shè)計(jì)了一種工作在Ka頻段的喇叭天線,采用端接后饋式饋電方式。為了方便后續(xù)使用,喇叭天線設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)增益(10dBi),喇叭口徑為14mm×12mm。在整個(gè)Ka頻段內(nèi),該喇叭天線有很好的回波特性和輻射特性,增益隨頻率的增大而增大,且保持在10dBi左右。喇叭天線的過(guò)渡部分采用單脊波導(dǎo)將同軸線的TEM模轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)的TE_(10)模,并通過(guò)單脊波導(dǎo)的階梯阻抗變換將低阻抗的同軸線過(guò)渡為高阻抗的標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)。過(guò)渡模塊在Ka頻段有良好的回波特性,總體上低于-18dB。將7個(gè)喇叭天線作為饋源并采用“三角形格柵式”布陣方式,進(jìn)行空間功率合成。(2)基于近場(chǎng)聚焦反射陣的工作原理,本文提出了一種新方法用于生成高斯波束。該方法采用BFGS擬牛頓法優(yōu)化算法以近場(chǎng)聚焦反射陣原理得到的補(bǔ)償相位為初始值對(duì)聚焦點(diǎn)處的場(chǎng)幅度分布進(jìn)行優(yōu)化,并將優(yōu)化后的補(bǔ)償相位用全波電磁仿真進(jìn)行驗(yàn)證。
【圖文】：

準(zhǔn)光功率合成技術(shù)

波導(dǎo)內(nèi)功率空間合成
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O441;TN822

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2607631