本文關(guān)鍵詞：共形高功率波導縫隙陣技術(shù)研究

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【摘要】：隨著高功率微波應用技術(shù)的發(fā)展,高功率微波天線作為高功率微波系統(tǒng)中的重要組成部分日益受的人們的重視。目前高功率微波天線已有輻射喇叭、Vlasov天線、模式變換天線、反射面天線和平面陣列天線等多種形式,當前高功率微波天線的重要發(fā)展趨勢之一是與載體共形。常規(guī)共形天線已廣泛地應用于雷達和通信領(lǐng)域,相比于平面天線,首先它能夠緊貼載體表面,對載體本身的空氣動力學性能影響��；與圓形、球形載體共形時,可有效減小陣列單元間的耦合；共形天線還可以實現(xiàn)緊湊安裝。常規(guī)共形天線的陣元大都是微帶天線。微帶天線的功率容量較小,難以應用于高功率微波。相比于微帶天線,波導縫隙陣以其功率容量大、輻射效率高、高增益、低剖面和易與飛行載體共形的特點成為共形高功率微波天線的首選。本論文對與柱面共形的高功率波導縫隙陣列進行分析研究,重點圍繞著著理論設計公式、高功率容量、增益和輻射效率、縫隙間互耦等關(guān)鍵問題開展研究。論文的主要研究內(nèi)容有：論文首先針對與圓柱共形的扇形波導縫隙陣開展理論研究,推導了基于扇形波導的寬邊縱縫歸一化電導。根據(jù)有源導納法推導了柱面共形的扇形波導寬邊縱縫諧振陣的三個設計公式,針對介質(zhì)窗對縫隙外部耦合的影響和波導高次模對縫隙內(nèi)部耦合的影響,對第二設計公式進行了相應修正。其次,開展了高功率平面波導縫隙陣技術(shù)研究,分析論證了高功率微波陣列天線功率容量設計方法,研究了利用扼流槽抑制波導縫隙互耦技術(shù)。開展了與柱面共形的高功率波導縫隙陣技術(shù)研究,通過數(shù)值模擬分析扇形波導的縱向縫隙諧振輻射時,端口導納與縫隙長度和偏置之間的關(guān)系。優(yōu)化設計了高功率柱面共形面陣。采用Z向相位補償技術(shù)對共形波導饋電相位進行補償。對影響共形陣列的功率容量進行了分析。所設計的L波段共形波導縫隙天線的達到功率容量2.5GW,增益24.3dB,天線效率72%。波束偏轉(zhuǎn)30°時增益下降約3.3dB。再次,針對共形波導縫隙陣提出了一些進一步的性能改進研究,改進包括：采用脊波導設計展寬工作頻帶；采用波導間反向饋電抑制天陣列縫隙互耦；采用喇叭腔設計改善陣列口徑分布,提高輻射效率；設計雙層共形陣列提高單位面積縫隙數(shù),降低天線窗表面電場強度。改進后的共形天線功率容量可達到2.9GW,增益可達到25.49dB,天線效率可達到95%。波束偏轉(zhuǎn)30°,增益下降約1.2dB。最后,開展了高功率波導縫隙陣功率容量實驗研究；完成了高功率同軸到波導模式變換、功率分配、移相網(wǎng)絡以及高功率波導縫隙陣后,在現(xiàn)有高功率微波源MILO器件上,開展高功率波導縫隙陣功率容量實驗研究。實現(xiàn)證明高功率波導縫隙陣的功率容量可達到xxGW,微波脈沖寬度85ns,輻射微波頻率1.589GHz。
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN820

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