無人機集群攻擊一直是要地防御的難題。高功率微波（HPM）武器的發(fā)展,為無人機防御難題找到了可能的解決方案。研究表明,高功率電磁波可以干擾或破壞無人機的導航控制系統(tǒng),如美軍研制的PHASER反無人機系統(tǒng)取得了不錯的演示驗證效果。衍射輸出相對論磁控管具有輸出功率高,工作狀態(tài)穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,是理想的高功率微波輻射源,在無人機防御系統(tǒng)緊湊化方面具有巨大應用前景。但使用衍射輸出結(jié)構(gòu)的相對論磁控管輸出的模式通常為高階TE_n1模,按照傳統(tǒng)技術(shù)路線需要進行模式變換后才能用于定向輻射,導致鏈路結(jié)構(gòu)復雜,大大限制了緊湊化HPM反無人機系統(tǒng)的發(fā)展。尋求直接使用這一高階模式完成緊湊化輻射的技術(shù)途徑成為論文研究的主要目的。本文詳細分析了衍射輸出多腔磁控管的典型工作模式,為了克服復雜模式變換鏈路帶來的系統(tǒng)復雜度增大的缺陷,嘗試使用波導縫隙天線實現(xiàn)高階模的直接輻射,具體的研究內(nèi)容如下:1.高階�？p隙陣思路的探索。從經(jīng)典矩形波導縫隙天線的工作原理出發(fā),在深入研究圓波導高階TE_n1模式的基礎上,對比發(fā)現(xiàn)兩者之間的相似之處,充分利用該高階模角向周期分布的特點,提出將矩形波... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Phaser反無人機系統(tǒng)

電子科技大學碩士學位論文4效率[19]。在2005年，國防科技大學使用雙彎曲型圓波導實現(xiàn)了01TM至11TE的高效率轉(zhuǎn)換[20]。此類模式變換結(jié)構(gòu)的縱向尺寸通常較大，Ka波段模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的長度可達數(shù)十分米[21],[22]，該領域的研究熱點之一也是縮短模式變換結(jié)構(gòu)的長度。此外，一種新型的高功率微波源至喇叭天線的模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。該模式轉(zhuǎn)換器由袁成衛(wèi)在2006年提出，通過在同軸波導中使用插板構(gòu)造不同傳播系數(shù)的扇形波導，并改變其長度，將輸入的01TEMTM模轉(zhuǎn)換成11TE模，進而使用喇叭天線進行高功率微波的輻射[23]。圖1-3模式變換與高功率天線總體上說，針對模式變換器的研究已開展多年，相關技術(shù)得到了飛速發(fā)展。在轉(zhuǎn)換效率方面得到了極大的提升，能夠滿足大部分的HPM應用系統(tǒng)研制需求。然而在功率容量要求逐漸增加的過程中，模式變換器的體積受工作原理的限制，為了保障高轉(zhuǎn)換效率與寄生模式的抑制，其長度往往在十幾個乃至幾十個波長的波導尺寸下，限制了該技術(shù)在緊湊化平臺上的應用范圍。1.2.2.2變模天線技術(shù)的發(fā)展變模天線是一種特殊的天線類型。與常規(guī)天線不同，此類天線具有在完成輻射的過程中改變輸入高階模式場分布的能力，與傳統(tǒng)的高功率輻射方案相比，減少了波導模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在一定程度上簡化天饋系統(tǒng)。常見的變模天線有Vlasov天線、COBRA天線、以及利用周期結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的平面透射陣天線等。Vlasov天線在上世紀七十年代由S.N.Vlasov等人提出，能夠?qū)A波導中的00/nnTETM模直接轉(zhuǎn)變成準高斯11HE模[24]，結(jié)構(gòu)如圖1-4a所示。根據(jù)電磁波在波導中的傳輸特性，通過在圓波導末端開階梯型切口，實現(xiàn)電磁波的定向輻射，其輻射原理圖如圖1-4b所示。虛陰極振蕩器模式轉(zhuǎn)換器密封板喇叭介質(zhì)透鏡

第一章緒論5圖1-4Vlasov天線及其輻射原理斜切型的Vlasov天線的提出是為了改善階梯型Vlasov天線在輻射高功率時容易被擊穿的問題，但其增益低于階梯型的Vlasov天線。為了解決斜切型結(jié)構(gòu)增益過低的問題，有學者提出使用反射面以增加斜切型Vlasov天線的增益。后來又提出錐形Vlasov天線，該結(jié)構(gòu)將錐形喇叭與斜切型Vlasov天線相接，是一種兼顧尺寸與增益的緊湊型天線。斜切型、反射面型與錐形喇叭型的Vlasov天線如圖1-5所示。由于其模式轉(zhuǎn)換的邏輯過程簡單直接，此類技術(shù)特別適用于高階波導模式的轉(zhuǎn)換和輻射，在回旋管等毫米波器件中獲得了廣泛應用，已成為現(xiàn)代橫向提取回旋管中的核心部件。由于該技術(shù)基于空間場的衍射變換，設計過程中需要足夠的尺寸完成復雜輸入模式場向理想輻射或輸出模式的轉(zhuǎn)換，因此在低頻系統(tǒng)應用中存在體積龐大，不利于系統(tǒng)集成的缺陷。圖1-5其他類型的Vlasov天線另一種變模天線是COBRA（CoaxialBeam-RotatingAntenna）天線，如圖1-6左圖所示。該天線在2000年由CourtneyCC等學者提出[25]，其工作原理是將主反射面分為若干個分區(qū)，每個分區(qū)距離初級饋源的距離存在規(guī)律性的差異，以此調(diào)節(jié)主反射面反射電磁波的相位，從而實現(xiàn)天線視軸方向的高增益輻射。國防科技大學在2005年提出了一種多扇區(qū)介質(zhì)透鏡，如圖1-6右圖所示，該天線通過不同介質(zhì)厚度修正模式相位，輻射筆狀波束[26]，其實現(xiàn)思路與COBRA天線相似，屬于同一類型。此類天線在軸對稱模式輻射方面具有一定的優(yōu)勢，但在應對高階波導模式方aa階梯型Vlsov天線vbVlaso天線輻射原理a斜切型b兩級反射面型c圓錐喇叭型

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]高功率微波平面陣列天線技術(shù)研究[D]. 毛偉.電子科技大學 2018



本文編號：2965437