波導(dǎo)縫隙天線由于具有穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)、低損耗和高功率承受能力等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)探測(cè)、船艦導(dǎo)航等系統(tǒng)中。本文首先介紹了基于矩形波導(dǎo)和圓柱波導(dǎo)的波導(dǎo)縫隙天線的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,梳理了它們的優(yōu)劣,然后闡述了縫隙天線的理論基礎(chǔ)與輻射原理,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于球形諧振腔的縫隙天線的設(shè)計(jì)方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:1、研究了球形諧振腔在本征求解下模式的電磁場(chǎng)分布、諧振頻率以及表面電流分布等特性,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于球形諧振腔的雙頻縫隙天線。通過同時(shí)輻射球形諧振腔的基模TM101和第一階高次模TM211,天線不僅可以實(shí)現(xiàn)雙頻工作特性,而且還在兩個(gè)頻段內(nèi)保持良好的輻射特性。實(shí)測(cè)結(jié)果表明:在低頻段,天線的中心頻點(diǎn)為10.2 GHz,-10 d B絕對(duì)阻抗帶寬為0.8 GHz,相對(duì)帶寬為7.8%;在高頻段,天線的中心頻點(diǎn)為14.3 GHz,-10 d B絕對(duì)阻抗帶寬為2 GHz,相對(duì)帶寬為14.2%;天線在低頻段和高頻段的峰值增益分別為8.8和10.2 d Bi。此外,天線在兩個(gè)頻帶內(nèi)均實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的定向輻射特性和較低的交叉極化水平。2、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于球形諧振腔的寬帶縫隙天線。... 

【文章來源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

基于脊波導(dǎo)的縫隙天線陣列

基于球形諧振腔的波導(dǎo)縫隙天線研究與實(shí)現(xiàn)10第2章縫隙天線的理論分析本章首先介紹了天線的一般分類及常見的基本電參數(shù)，然后重點(diǎn)闡述了理想平面縫隙天線和波導(dǎo)縫隙天線相關(guān)的基礎(chǔ)理論與輻射原理，總結(jié)了波導(dǎo)縫隙天線的等效電路模型及縫隙的歸一化等效電導(dǎo)，最后介紹了與球形諧振腔相關(guān)的理論基矗2.1天線及其基本電參數(shù)2.1.1天線的分類天線是無線通信系統(tǒng)中用于發(fā)射或接收電磁波的關(guān)鍵器件，其主要功能是將發(fā)射機(jī)經(jīng)傳輸線輸出的射頻導(dǎo)波能量轉(zhuǎn)換成電磁波能量向空間輻射（發(fā)射天線），或反之，將空間電磁波能量轉(zhuǎn)換成射頻導(dǎo)波能量傳輸給發(fā)射機(jī)（接收天線）。天線的種類不勝枚舉，分類方式也不盡一致。本文按照三種基本輻射元的形式，將常見的天線分為三類，如圖2-1所示：（a）線天線，其基本輻射元是電流元，如對(duì)稱陣子、IFA天線等；（b）縫天線，其基本輻射元是磁流元，如波導(dǎo)縫隙天線、貼片天線等；（c）面天線，其基本輻射元是惠更斯元，如喇叭天線、拋物面反射天線等。2.1.2天線的基本電參數(shù)為了描述天線的特性或衡量其性能優(yōu)劣，對(duì)其定義了一系列電參數(shù)，如輸入阻抗、電壓反射系數(shù)、電壓駐波比、回波損耗、方向性系數(shù)、增益、效率、帶寬、等，本節(jié)接下來重點(diǎn)介紹這些天線的主要性能參數(shù)。（a）線天線（b）縫天線（c）面天線圖2-1常見天線的類型舉例

基于球形諧振腔的波導(dǎo)縫隙天線研究與實(shí)現(xiàn)14性[20]，電磁學(xué)中的巴比涅原理用于論述互補(bǔ)屏（理想導(dǎo)電屏和理想導(dǎo)磁屏）的矢量電磁場(chǎng)問題，即滿足互補(bǔ)條件的平面縫隙和電偶極子，其場(chǎng)分布滿足對(duì)偶原理。Booker的推廣中設(shè)定“屏”為無限大、無限薄的理想導(dǎo)電屏，且其互補(bǔ)結(jié)構(gòu)為無限大、無限薄的理想導(dǎo)磁屏。據(jù)此推廣知：emoemoEEEHHH+=+=顝(2-14)其中（eEx7，eHX）、（mEX，mH6）、（oEx，oHX）分別是場(chǎng)源透過理想導(dǎo)電屏、理想導(dǎo)磁屏和無屏?xí)r某點(diǎn)處的常于是，通過導(dǎo)磁屏的場(chǎng)與導(dǎo)電屏上感應(yīng)電流的散射場(chǎng)的關(guān)系為：ssmemeEEHH==塒(2-15)這表明，通過導(dǎo)磁屏的場(chǎng)等于互補(bǔ)的導(dǎo)電屏上感應(yīng)電流的散射場(chǎng)的負(fù)值[19]。以下根據(jù)此原理，推導(dǎo)在理想平面上加載短縫隙時(shí)天線的輻射常基本思路是先根據(jù)已知的短電振子的輻射場(chǎng)通過電磁場(chǎng)的對(duì)偶原理導(dǎo)出理想導(dǎo)磁屏上等效磁流源的輻射場(chǎng)，再通過Booker推廣的巴比涅原理導(dǎo)出理想導(dǎo)電屏上短縫隙天線的輻射常如圖2-2（a）所示，在無限大、無限薄的理想導(dǎo)體板上加載短縫隙，這里縫隙長(zhǎng)度L<<λ，縫寬w<<L，在縫隙中間加載射頻電壓源U0，于是在縫隙的兩長(zhǎng)邊之間便形成電場(chǎng)aEx7，這種縫隙稱為短縫隙，其互補(bǔ)結(jié)構(gòu)就是如圖2-2（b）所示的短電振子。(a)(b)圖2-2短縫隙與互補(bǔ)短電振子(a)短縫隙(b)短振子


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