【摘要】：TEM喇叭天線是目前最常見的脈沖輻射天線,有著定向性好、功率容量大、帶寬較寬等優(yōu)點(diǎn)。由于單極高斯脈沖信號的大部分能量集中在低頻部分,所以提高脈沖輻射系統(tǒng)在低頻段的效率就尤為重要。本文對TEM喇叭天線及陣列的低頻輻射特性進(jìn)行研究,重點(diǎn)圍繞天線的阻抗?jié)u變、時域反射、遠(yuǎn)場輻射波形、陣列柵瓣等問題進(jìn)行研究。論文主要的研究工作分為以下三點(diǎn):1.對天線的阻抗?jié)u變特性與時域輻射特性進(jìn)行研究。分析了傳統(tǒng)天線低頻輻射效率低的原因主要是由于在低頻時,電波聚集在天線末端口徑從而產(chǎn)生反射。針對這一問題,設(shè)計了一種新型末端加載結(jié)構(gòu),解決了天線末端反射與低頻時電波聚集的問題。通過對實(shí)物加工測試可以驗(yàn)證:加載該結(jié)構(gòu)后,天線在全頻段減小了方向圖后瓣,低頻時主軸增益提高了約1.5dB,低頻帶寬增加了約400MHz。與同類天線相比,末端加載天線低頻輻射效率高,兼顧了低頻帶寬與小型化。2.為了解決單天線增益不足的問題,將本文設(shè)計的末端加載天線當(dāng)做陣元,對天線進(jìn)行組陣研究。從頻域的角度分析了陣元間距、陣列的排布方式、陣元間的耦合對陣列增益的影響。根據(jù)分析結(jié)果,結(jié)合指標(biāo)需求,設(shè)計了一種四元天線陣列,水平間距1100mm,垂直間距900mm,低頻時3dB波束寬度為43.9°。與單天線相比,這種四元陣列在低頻時主軸方向增益提高了約7.8dB。3.為了對陣列饋電,同時為了解決微帶功分網(wǎng)絡(luò)功率容量不足的問題,設(shè)計了一種四等分的七節(jié)同軸功分器,相對帶寬大于1.6。將功分器與天線陣列聯(lián)合仿真,得到陣列遠(yuǎn)場脈沖波形。與單元末端加載天線相比,在保證陣列低頻帶寬的前提下,天線陣列遠(yuǎn)場輻射電壓rE值提高了約3V。
【圖文】：

（a）系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （b）預(yù)期輻射場波形圖 1-2 寬帶高功率脈沖輻射源[13]Fig.1-2 Broadband High Power Pulse Radiator近年來，對脈沖源的研究也從高功率逐漸向著低功率發(fā)展，人們逐漸關(guān)注脈沖源的脈沖的頻域特性與波形形狀等問題。2018 年，王肖隆等提出了一種通過低功率電

圖 1-3 高功率天線[20]圖 1-4 單極板天線[23]Fig.1-3 High power antenna Fig.1-4 Monopole antenna介質(zhì)加載也是提高天線帶寬、改善天線方向性的有效手段。目前的主要加載方法有線加脊[24]、加載低頻補(bǔ)償回路[25]、在口徑面處加載透鏡、加載 NIC（復(fù)阻抗）電路Schwarz H[26]設(shè)計了一種超寬帶探測天線，對天線兩極板間加脊喇叭天線可以實(shí)現(xiàn)
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN823

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本文編號：2638061