【摘要】：近場掃描技術(shù)是天線測量的重要方法之一,作為其中不可或缺的關(guān)鍵部分,探頭的性能對于近場天線測量的精度和效率有很大影響。在近場天線測量中,若探頭的可用帶寬超過待測天線(AUT),則測量過程中將無需更換探頭,這使得探頭的安裝和校準僅需進行一次,從而節(jié)省測量時間。如果探頭還具備雙極化特性,那么就能夠同時測量兩個正交場分量,而不需要通過機械旋轉(zhuǎn)探頭來進行二次掃描,從而進一步減少測量時間,同時節(jié)省了昂貴的旋轉(zhuǎn)定位器。針對常規(guī)矩形波導探頭頻帶較窄且需要兩次掃描的問題,本文主要研究了平面近場掃描中寬帶雙極化探頭的設(shè)計和補償理論。首先,針對近場天線測量中寬帶雙極化探頭的實際需求,設(shè)計了一種L形雙極化平衡Vivaldi探頭(BVA)。通過在BVA輻射壁上加載槽縫和電阻,實現(xiàn)了探頭的小型化。BVA總的尺寸為113 mm×105.8 mm×105.8 mm,在0.6-6 GHz的頻帶內(nèi)兩個端口的電壓駐波比(VSWR)小于2,兩個端口之間的隔離度大于25 dB,E面和H面方向圖較好,最大增益為7 dB,交叉極化小于-15 dB。其次,為了擴展測量頻帶,設(shè)計了一種開放邊界四脊圓喇叭探頭(QRHA)。通過在指數(shù)脊曲線末端添加Bessel曲線,改善了高頻方向圖主瓣分裂的現(xiàn)象,同時減小了探頭的尺寸。QRHA總的尺寸為115 mm×110 mm×110 mm,在2-20 GHz的頻帶內(nèi)兩個端口的VSWR小于2,兩個端口之間的隔離度大于40 dB,E面和H面方向圖的3 dB波束寬度大于20~?,增益為3-15 dB,最大輻射方向上的交叉極化小于-25 dB。最后,以角錐喇叭天線作為AUT分別給出了無探頭補償和有探頭補償平面近遠場變換的仿真結(jié)果。其中,分別用理論公式法和HFSS仿真法驗證了無探頭補償,通過變換得到的遠場方向圖與理論方向圖在-60~????6 0~?的范圍內(nèi)吻合很好。另外,分別用E面電場法、邊緣電流逼近法和HFSS仿真法表示出矩形波導探頭的遠場方向圖,通過實測數(shù)據(jù)給出了用不同方法補償矩形波導探頭的比較結(jié)果,從而驗證了HFSS仿真法補償?shù)挠行?并對寬帶雙極化探頭的補償理論進行了研究。
【圖文】：

該探頭的輻射口徑是一個波紋喇叭結(jié)構(gòu)，工作頻帶為 L 到 Ka 波段，其加工實物圖如圖 1.2 所示。圖1.1 雙極化電介質(zhì)近場探頭[1]圖1.2 高精度寬帶雙極化探頭[2]2008 年，F(xiàn)oged 等人設(shè)計出了一種用于球面近場和傳統(tǒng)遠場天線測量中的寬帶雙極化探頭[3]，如圖 1.3 所示。該探頭通過應(yīng)用倒脊結(jié)構(gòu)和正交模式結(jié)（OMJ）來進行平衡饋電，在 0.8-3GHz 的頻率范圍內(nèi)輻射特性良好。同年，西安電子科技大學的江暉設(shè)計出了一種用于近場天線測量中的 4 單元寬帶雙極化探頭直線陣列[4]。該探頭陣列的單元是由兩個十字交叉的印刷振子天線組合而成，饋電方式利用巴倫進行耦合饋電，電壓駐波比(VSWR)小于 3 的工作頻率范圍是 1.3-2.9GHz，，該探頭陣列單元的加工實物圖如圖 1.4 所示。

圖1.1 雙極化電介質(zhì)近場探頭[1]圖1.2 高精度寬帶雙極化探頭[2]2008 年，F(xiàn)oged 等人設(shè)計出了一種用于球面近場和傳統(tǒng)遠場天線測量中的寬帶雙極化探頭[3]，如圖 1.3 所示。該探頭通過應(yīng)用倒脊結(jié)構(gòu)和正交模式結(jié)（OMJ）來進行平衡饋電，在 0.8-3GHz 的頻率范圍內(nèi)輻射特性良好。同年，西安電子科技大學的江暉設(shè)計出了一種用于近場天線測量中的 4 單元寬帶雙極化探頭直線陣列[4]。該探頭陣列的單元是由兩個十字交叉的印刷振子天線組合而成，饋電方式利用巴倫進行耦合饋電，電壓駐波比(VSWR)小于 3 的工作頻率范圍是 1.3-2.9GHz，該探頭陣列單元的加工實物?
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN820

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本文編號：2710228