無人機(jī)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(jī)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(jī)的導(dǎo)航控制系統(tǒng),如美軍研制的PHASER反無人機(jī)系統(tǒng)取得了不錯(cuò)的演示驗(yàn)證效果。衍射輸出相對(duì)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(diǎn),是理想的高功率微波輻射源,在無人機(jī)防御系統(tǒng)緊湊化方面具有巨大應(yīng)用前景。但使用衍射輸出結(jié)構(gòu)的相對(duì)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(jìn)行模式變換后才能用于定向輻射,導(dǎo)致鏈路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,大大限制了緊湊化HPM反無人機(jī)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(xì)分析了衍射輸出多腔磁控管的典型工作模式,為了克服復(fù)雜模式變換鏈路帶來的系統(tǒng)復(fù)雜度增大的缺陷,嘗試使用波導(dǎo)縫隙天線實(shí)現(xiàn)高階模的直接輻射,具體的研究?jī)?nèi)容如下:1.高階�？p隙陣思路的探索。從經(jīng)典矩形波導(dǎo)縫隙天線的工作原理出發(fā),在深入研究圓波導(dǎo)高階TE_n1模式的基礎(chǔ)上,對(duì)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(diǎn),提出將矩形波... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)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(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Phaser反無人機(jī)系統(tǒng)

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4效率[19]。在2005年，國防科技大學(xué)使用雙彎曲型圓波導(dǎo)實(shí)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(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十分米[21],[22]，該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一也是縮短模式變換結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)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(dǎo)中使用插板構(gòu)造不同傳播系數(shù)的扇形波導(dǎo)，并改變其長(zhǎng)度，將輸入的01TEMTM模轉(zhuǎn)換成11TE模，進(jìn)而使用喇叭天線進(jìn)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(duì)模式變換器的研究已開展多年，相關(guān)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(yīng)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(zhǎng)度往往在十幾個(gè)乃至幾十個(gè)波長(zhǎng)的波導(dǎo)尺寸下，限制了該技術(shù)在緊湊化平臺(tái)上的應(yīng)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(chǎng)分布的能力，與傳統(tǒng)的高功率輻射方案相比，減少了波導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在一定程度上簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)的平面透射陣天線等。Vlasov天線在上世紀(jì)七十年代由S.N.Vlasov等人提出，能夠?qū)A波導(dǎo)中的00/nnTETM模直接轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)高斯11HE模[24]，結(jié)構(gòu)如圖1-4a所示。根據(jù)電磁波在波導(dǎo)中的傳輸特性，通過在圓波導(dǎo)末端開階梯型切口，實(shí)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(shí)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(xué)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(jiǎn)單直接，此類技術(shù)特別適用于高階波導(dǎo)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(yīng)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(chǎng)的衍射變換，設(shè)計(jì)過程中需要足夠的尺寸完成復(fù)雜輸入模式場(chǎng)向理想輻射或輸出模式的轉(zhuǎn)換，因此在低頻系統(tǒng)應(yīng)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(xué)者提出[25]，其工作原理是將主反射面分為若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)距離初級(jí)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(shí)現(xiàn)天線視軸方向的高增益輻射。國防科技大學(xué)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(shí)現(xiàn)思路與COBRA天線相似，屬于同一類型。此類天線在軸對(duì)稱模式輻射方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但在應(yīng)對(duì)高階波導(dǎo)模式方aa階梯型Vlsov天線vbVlaso天線輻射原理a斜切型b兩級(jí)反射面型c圓錐喇叭型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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