一种拓展波纹喇叭带宽的新方法负导纳区的应用

正 通常设计的波纹喇叭都工作于正导纳区,其辐射性能的频带比理论上可达到2:1;但若考虑到要匹配性能好、辐射图的轴旋转性能优良(即交叉极化峰值电平低),其频带比实际上大约可得到14:1。这不能满足频谱复用的卫星通信地面站对天线的要求,它需要频带比为6425:3700=1.736:1。为了解决这一问题,我们尝试利用负导纳区来拓展波纹喇叭的工作带宽     

波纹喇叭的主要结构及其加工技术

波纹喇叭在天线上主要用作反射体的馈电器。波纹喇叭一般结构如图1所示。波纹喇叭一般由四部分组成: 1、喉部区;2、张角部分;3、开口部;4、波纹部分。波纹喇叭的结构类型及其应用见表1。     

太赫兹开槽介质型菲涅尔天线设计

设计了一款工作在太赫兹频段的开槽介质型菲涅尔(Fresnel)透镜天线,该天线由馈电结构和透镜结构两部分组成。利用CST微波仿真软件,首先设计波纹喇叭馈电结构,其次基于波纹喇叭馈电结构设计开槽型菲涅尔透镜天线,分析全波周期、焦径比和子区等对天线性能的影响,通过横向和纵向对比,确定最佳天线参数。结果表明对天线性能影响从大到小分别为:焦径比、全波周期、子区。焦径比F/D=3、全波周期w=3、子区P=4为最佳天线参数,波纹喇叭馈电天线经过开槽介质型菲涅尔透镜天线聚焦后,天线的增益提升12.5 d B。     

N槽结构波纹喇叭的理论分析

本文利用空间谐波法导出了N槽结构(每个周期有N个槽)波纹喇叭的特征方程和等效壁导纳的普遍公式,并把这些公式应用于双槽深波纹喇叭,给出了其等效壁导纳的表达式。文章还对一个双槽深波纹喇叭的等效壁导纳、特征值、口面模比和辐射方向图进行了数值计算,并与实验结果比较,两者吻合得很好。     

第七章 环加载波纹波导

<正> 1971年Y.Takeicki,T.Hashimoto和F.Takeda等提出用环加载的波纹壁展宽波纹喇叭的工作频带。1976年F.Takeda和T.Hashimoto对这种波纹喇叭进行了理论分析并与实验结果相验证,表明这种波纹壁的等效导纳在3.2:1的频带内呈现容性。而普通直槽波纹壁的等效导纳只能在2:1的频带内呈现容性。因此环加载波纹喇叭的工作带宽大为增加。他们设计的环加载波纹喇叭为普通直槽的波纹喇叭工作带宽的1.35倍。     

一种Ka/EHF双频段波纹喇叭

介绍了卫星和地面站天线越来越需要高性能的双频段波纹喇叭馈源,给出了额Ka/EHF双频段波纹喇叭的结构组成,详细地给出了该波纹喇叭各段的设计公式和波纹喇叭槽参数,利用Champ仿真软件仿真计算了该波纹喇叭2个频段的反射损耗和归一化辐射功率方向图,并且在微波暗室测出了该波纹喇叭反射损耗和归一化辐射功率方向图。测试结果和仿真计算结果吻合良好,因此,证实了该波纹喇叭设计的正确性。     

波纹喇叭差模耦合点的分析

通过对波纹喇叭基本理论的分析,描述了波纹喇叭具有的特殊参数点(低频截止点、快慢波分界线、平衡混合条件、高频截止条件、短路条件)的表达式及特征。以此为依据,详细讨论了在波纹喇叭中主模HE11与差模HE21共存的条件,以及在波纹喇叭内的差模临界截止点的分析。通过寻找到电流或者是电压的波腹点,由此可以更准确选定好开耦合口的位置。     

一种Ka波段双槽波纹喇叭天线的设计

将轴槽和直槽相结合,设计了一种工作于Ka波段的新型双槽波纹喇叭天线,模变换段采用轴槽设计,辐射段采用直槽设计,通过仿真试验,获得了波纹喇叭天线轴槽和直槽的最佳数目,并在此基础上,优化了槽宽、槽深及光滑圆波导的长度,得到了辐射性能最佳的天线结构。将所设计的双槽波纹喇叭与传统的单槽波纹喇叭作为馈源,分别应用到卡塞格伦天线中进行了仿真试验。仿真结果表明,所设计的双槽波纹喇叭具有性能更优的辐射特性和驻波特性,作为馈源使用时,卡塞格伦天线在主极化方向上性能良好。     

短毫米波段波纹圓锥喇叭与高斯束辐射

论述了波纹喇叭向外辐射的场呈高斯分布。对此场作理论计算,并和作者制造的波纹喇叭测试结果进行了比较,理论与实验结果相符。     

基于螺纹槽结构的90°波纹喇叭性能研究

为了拓宽宽带通信天线波纹喇叭馈源的工作频带，设计了一款新型90°波纹喇叭，它的波纹槽以阿基米德螺线的轮廓向外扩展. 仿真和测试结果表明:该新型波纹喇叭最优工作带宽可达2∶1，在10~20 GHz的工作频带内，具有稳定的相位中心，其45°面最大交叉极化电平低于?25 dB；在宽频带内波束宽度保持相对恒定，且天线E面和H面辐射方向图的?10 dB波束宽度非常接近. 该新型波纹槽可以在宽频带内使得喇叭的辐射方向图更为对称，是改善波纹喇叭性能的新思路.     

多模波纹喇叭设计方法及应用

本文提出的多模波纹喇叭设计方法，将波纹喇叭设计中“有害模”（ＥＨ１２模）的抑制问题转化为“有害模”的利用问题，从而为宽频带（或多频段）波纹喇叭提供一种产析的设计方法，按此方法设计的用于某工程波纹喇叭在３．４～６．６５ＧＨｚ频带内具有良好的辐射特性，其交叉极化最大值在整个频段内低于－３０ｄＢ。     

波纹喇叭内电磁场的模式分布及其正交性问题

本文对波纹喇叭中的分离变量解与边值条件之间的矛盾及其与模系正交性的关系进行了研究,提出了模序表,阐明了波纹喇叭中电磁场的模式分布、模的跃迁、复根模的出现等重要问题,所得的结论为准确控制各种模式,研制高性能的波纹喇叭提供有益的依据。     

C波段差模耦合波纹喇叭

通过对波纹喇叭基本理论的分析,描述了波纹喇叭特殊参数(低频截止点、快慢波分界线、平衡混合条件、高频截止条件、短路条件)的表达式及特征。通过对波纹喇叭内差模临界截止点的分析,找到电流或者电压的波腹点,更准确地选定开耦合口的位置。为了使差模信号反射小,主要考虑了波纹喇叭的HE21模式与矩形波导的TE10模式匹配、耦合孔与矩形波导的匹配,以此为依据,选择矩形波导尺寸和耦合孔的尺寸。利用Ansoft软件建立一个C波段波纹喇叭差模耦合模型,仿真计算结果与理论分析吻合,实物测试结果也与理论分析一致,证明了这种设计理论在工程应用中是可行的。     

一种极化可调的双频段双极化馈源的设计

介绍一种具有极化可调功能的双频段双极化波纹喇叭馈源。用极化分集器实现两个端口的高隔离度,在波纹喇叭和极化分集器之间用同轴旋转关节实现极化可调功能。     

大张角波纹喇叭的优化设计

针对平方公里阵(Square Kilometre Array,SKA)天线对高灵敏度的需求,利用基于旋转体时域有限差分法(BOR-FDTD)和自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)的波纹喇叭优化设计技术,提出了以灵敏度为目标的大张角波纹喇叭优化设计方法。分别以天线口径效率和灵敏度为优化目标对工作于4.6~8.51 GHz的大张角波纹喇叭进行优化设计。计算结果表明,以灵敏度为优化目标所设计的波纹喇叭综合性能更优,其交叉极化和反射损耗均优于-20 d B,用于SKA天线的口径效率在85.1%以上,灵敏度优于7.68 m~2/K。     

和差模兼载的波纹喇叭自跟踪馈源

本文介绍一个利用HE_(1 1)模及TM_(0 1)模作为自跟踪和模与羞模的波纹喇叭。阐述波纹喇叭和过渡段的波纹壁参数的设计方法。     

同轴波纹喇叭内部高频馈源特性研究

同轴波纹喇叭可用作双频段馈源或多频段馈源.纵槽波纹喇叭可以作为同轴波纹喇叭的内部高频馈源,除具有良好的辐射特性外,还具有较小的口面面积.文中利用模式匹配法对同轴馈源的内部高频馈源进行理论分析与研究,并对实际馈源进行了测试.实测结果与计算结果基本一致,从而验证了分析方法的正确性.     

圆口径混合模波纹喇叭早期研制情况的回顾

本文回顾六十年代初期在美国和澳大利亚,对圆口径波纹喇叭的同时而独立的研制工作,研制要点包括大张角波纹“标量”喇叭和反射面天线焦区场的特性以及照射反射面所需要的单模与多模的圆柱波纹喇叭。     

一种Ka频段超低交叉极化宽频带波纹喇叭天线

波纹喇叭天线是一种结构紧凑、具有良好辐射性能的馈源天线,特别是轴向槽波纹喇叭天线可以在宽频段内实现极低的交叉极化,对扩展工作频段、实现极化复用有重要的价值。文章对轴向槽波纹喇叭天线的设计方法进行了研究,利用模式匹配法和全波算法软件设计了一种Ka频段超低交叉极化宽频带轴向槽波纹喇叭天线。实测数据表明,该喇叭天线工作频段可覆盖整个Ka频段（26.5~40 GHz）,在频段内回波损耗小于-20 dB、交叉极化小于-45 dB,同时天线具备良好的方向图对称性和相位中心稳定性,在卫星通信领域具有广阔的应用前景。     

L/S/C三频段波纹喇叭耦合L频段差模的研究

在具有单脉冲跟踪能力的超宽带双槽深波纹喇叭的研究中,通过对双槽深波纹喇叭内的差模临界截止点和电压波腹点的研究和分析,提出了在双槽深波纹喇叭内耦合出差模信号的思路,并据此设计了在L频段具备单脉冲跟踪能力的L/S/C三频段共用双槽深波纹喇叭.通过理论计算、仿真和测试,该设计在L/S/C三频段具有良好匹配特性,辐射方向图对称,耦合出的L频段差模信号实现了单脉冲跟踪能力,天线性能达到了预定目标,验证了设计方法的有效性.