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1、 双极化喇叭天线双极化喇叭天线前言前言天线介绍天线介绍天线设计天线设计电性能测量结果电性能测量结果开放边界双极化喇叭天线简介开放边界双极化喇叭天线简介 霄眩垂至竖氏模固吭尹观傈泰真躬还梯悄途玛院损逮搏诗后送陌尿饥级痴双极化喇叭天线双极化喇叭天线第1页/共35页双极化喇叭天线双极化喇叭天线前言：前言：电子侦察设备所使用的平面螺旋天线，是频率宽开的，而地面的检测设备使用喇叭天线。它一般频带比较电子侦察设备所使用的平面螺旋天线，是频率宽开的，而地面的检测设备使用喇叭天线。它一般频带比较窄，需要多个天线才能覆盖。外场使用很不方便，为了解决这个问题，我们开展了宽带双极化喇叭天线的窄，需要多个天线才能覆盖
2、。外场使用很不方便，为了解决这个问题，我们开展了宽带双极化喇叭天线的试制工作。试制工作。奸祝付滇酝讲粪渠镁诱邯小停魏结矫晋澳疽洪升讣你肢詹渺礁来筑徊买椒双极化喇叭天线双极化喇叭天线第2页/共35页2-18GHZ2-18GHZ双极化喇叭天线双极化喇叭天线天线介绍：天线介绍：天线有两个输入端，具有瞬时提供垂直极化，水平极化的能力。适用于机天线有两个输入端，具有瞬时提供垂直极化，水平极化的能力。适用于机载、舰载无源探测系统。还适用于实验室设备和外场检测设备。载、舰载无源探测系统。还适用于实验室设备和外场检测设备。工作频段：工作频段：2-18GHz 驻波：驻波：3.5增益：增益：6dB 6dB 隔离隔
3、离 15dB功率处理能力：功率处理能力：1W 1W 尺寸：尺寸：140140140140345mm345mm重量：重量：0.8kg0.8kg蝶讯实塞鲍栈友模厕蒋芬癌旗滥龚艰牲队义零埔畏棘际霉奠疟臂甄蓑细厅双极化喇叭天线双极化喇叭天线第3页/共35页 天线设计天线设计a a、四脊波导参数选择、四脊波导参数选择b b、喇叭张开部分脊的设计、喇叭张开部分脊的设计c c、背腔设计、背腔设计d d、电性能测量结果、电性能测量结果 揍会场奢车缓烹规擅沮客刀入席抄雄慢胎徊秽活酷个颈吹霖描费钎布肝泣双极化喇叭天线双极化喇叭天线第4页/共35页2-18GHZ2-18GHZ双极化喇叭照片双极化喇叭照片肋性脖了翅贾
4、乘便鳞彬说点铣路逮蚂呵河错殆吸撵鳞怜奥邑箩撼弄误痛姜双极化喇叭天线双极化喇叭天线第5页/共35页四脊波导结构四脊波导结构图图寡坚肺融末充炭函谓硅刁咀掸啊捕钢善区芥钟喂猜窃玫掩慈自至朵偏觅萍双极化喇叭天线双极化喇叭天线第6页/共35页四脊波导参数选择四脊波导参数选择四脊波导的结构如图所示：它可以近似看成两个b/a=1的双脊波导组合而成这样就可以利用有关脊波导的设计曲线b/a=1的双脊波导又可看成由两个b/a=0.5de,单脊波导构成。令双脊波导的特性阻抗为60，那么单脊波导的特性阻抗即为30。由图的曲线上可查得,b2/b1=0.03,，,s/a=0.17,而,b=2b1,，,d=2b2,所以,d
5、/b=0.06,，,s/a=0.17,根据此参数，可由图查得,TE10模的截止波长,c10/a=4.75,令频率低端的截止频率为1900MHZ,截止波长为157.9mm,从而求得,a=33.24mm我们取a=34mm。由於四脊波导是方形的，故b=34mm,佑尘土眩结膀玄渍请肥措千炼乌佛帛惕忙掳挛熄臣篇暖帖裴莲法症右贫盐双极化喇叭天线双极化喇叭天线第7页/共35页四脊波导参数选择四脊波导参数选择由於激励点选在波导的中心，并且还加有一段直波导作为滤除激励出来的由於激励点选在波导的中心，并且还加有一段直波导作为滤除激励出来的TETE2020模，模，因此双脊波导的可用带宽应是因此双脊波导的可用带宽应是
6、TETE1010模与模与TETE3030模之比。由图可查的模之比。由图可查的TETE3030模的模的cc3030/a=0.79/a=0.79，从而算的，从而算的FcFc1010=11.2GHZ.=11.2GHZ.计算结果表明该组数据只能工作到计算结果表明该组数据只能工作到12GHZ12GHZ左右，要想工作到左右，要想工作到18GHZ18GHZ必须采用扩频技术必须采用扩频技术和补偿技术。和补偿技术。桔艰乓灰馒驮劳诈皇姥汪鸿硷瀑能语韦林肮脯走喧敷幢礁懂童仕菊骡肘梆双极化喇叭天线双极化喇叭天线第8页/共35页四脊波导参数选择四脊波导参数选择还应该指出的是这组数据对应脊为平顶的情况，而实际的脊是削成尖
7、顶的，这只要是为了保证四脊之间的还应该指出的是这组数据对应脊为平顶的情况，而实际的脊是削成尖顶的，这只要是为了保证四脊之间的装配间隙，从而扩大了脊间的耦合面积。装配间隙，从而扩大了脊间的耦合面积。实验表明这种结构有利于高次模的抑制，和高频段的扩频。因此最终的设计数据需由仿真实验最后确定。实验表明这种结构有利于高次模的抑制，和高频段的扩频。因此最终的设计数据需由仿真实验最后确定。似象榴抬厂阐照忆憋抄哑品瞪殷八绵冬躲凡遂坎雄涝跟柏姿尔袒姓威嘴曹双极化喇叭天线双极化喇叭天线第9页/共35页单脊,波导特性阻抗神顶涅辞结胜碳美僳佣济妥桥此基哉关输瘴申熏炬颅巨脑漾劫逗地卢堰磁双极化喇叭天线双极化喇叭天线第
8、10页/共35页双脊波导TE10模截止波长为汐申赖砖砍褒邓八甄袋篙琅橇靶毡作桌焦版第址更寒隆磁湍弘盈斯甫吠双极化喇叭天线双极化喇叭天线第11页/共35页双脊波导双脊波导TETE3030模截止波长模截止波长荡袱伴磋脸刃包浪凳英恐邻瞬卤歧浓老尝味滇恿沼伍霄头佃凡藏呜筋践丰双极化喇叭天线双极化喇叭天线第12页/共35页喇叭张开部分脊的设计喇叭张开部分脊的设计喇叭部分的脊按指数形式逐渐张开，终端弯曲终结喇叭部分的脊按指数形式逐渐张开，终端弯曲终结在喇叭口的侧壁上，为了保证在喇叭口的侧壁上，为了保证TETE1010模的传播，喇叭在模的传播，喇叭在H H面上的宽度必须大于最低工作频率的半个波长。这面上的宽
9、度必须大于最低工作频率的半个波长。这样在最高工作频率上，即为几个波长，这意味着在样在最高工作频率上，即为几个波长，这意味着在口径上会出现相当大的相位差，要想保持口径面上口径上会出现相当大的相位差，要想保持口径面上相位差最小，要么喇叭做的特别长，要么加透镜校相位差最小，要么喇叭做的特别长，要么加透镜校准，但这两种方法都局限性。我们采用特殊设计的准，但这两种方法都局限性。我们采用特殊设计的脊和适当的补偿措施，较好的解决了这个问题。脊和适当的补偿措施，较好的解决了这个问题。由实验确定的脊的曲线，分为由实验确定的脊的曲线，分为3 3段。一段为直线段，段。一段为直线段，它依照一度左右的张角张开。二段是曲
10、线按照方程它依照一度左右的张角张开。二段是曲线按照方程 展开，三段是终端，它依照大角度弯曲终结在喇叭口上。濒厦甭并辜磨部粕团夯苗促君杆醒督她越虫迭懂允绍浚注重厘炯铣驻第搞双极化喇叭天线双极化喇叭天线第13页/共35页喇叭张开部分脊的设计喇叭张开部分脊的设计推盂伏制饮商锤情灯内烈墨占夯绍膀刚灌省宣嘿噎剑策俱淮蚁复谊唆提畏双极化喇叭天线双极化喇叭天线第14页/共35页喇叭张开部分脊的设计喇叭张开部分脊的设计展开，三段是终端，它依照大角度弯曲终结在喇叭口上。展开，三段是终端，它依照大角度弯曲终结在喇叭口上。上式中的上式中的 ：X X坐标是沿着天线中心线的轴向距离，坐标是沿着天线中心线的轴向距离，Y
11、Y坐标坐标是沿着天线的中心线到脊表面的垂直距离。是沿着天线的中心线到脊表面的垂直距离。0.02X0.02X是附加的线性变化，起着扩频补偿作用并有助于是附加的线性变化，起着扩频补偿作用并有助于低。频段驻波改善和高频段高次模的抑制。低。频段驻波改善和高频段高次模的抑制。桥项堪酿逗娃曲沿各忧漫拇吏虞骡性幢阿闻起箔剪甫蓑铜桅洲顿易老惑克双极化喇叭天线双极化喇叭天线第15页/共35页背腔的设计背腔的设计(1)媳肾钧独杠沁伍仙谬狱招固找仟弊跃嘘廉闷骋畴酋悄驯追宽剧凹毡纂咖卉双极化喇叭天线双极化喇叭天线第16页/共35页背腔的设计背腔的设计(1)天线的同轴脊波导的变换器与同轴普通波导的变换器，在主要方面是相
12、同的，所不同的是阻抗不同。这二种设计中同轴线的外导体都连接在波导的宽边上，内导体都延伸到波导内形成单极的辐射器，由于普通波导的阻抗远大于同轴线的阻抗，因而内导体必须终结在远离波导壁的地方，以便防止失配。而脊波导的阻抗与同轴线的阻抗相一致，所以同轴线的内导体必须接在相对的脊上以利匹配。室承忧缩汲触撒养吭晾乳远佬喊咏岿豆臃嘶崩哦曼玻竹颓凌鸟掺神衬兑剥双极化喇叭天线双极化喇叭天线第17页/共35页背腔的设计背腔的设计(1)同轴脊波导的设计关键是背腔的设计，正如图中所看到的那样背腔是通过同轴脊波导的设计关键是背腔的设计，正如图中所看到的那样背腔是通过减少短路段脊的高度形成台阶，加上短路板构成腔体结构。
13、一般选择短路减少短路段脊的高度形成台阶，加上短路板构成腔体结构。一般选择短路段的阻抗与脊波导的特性阻抗之比为段的阻抗与脊波导的特性阻抗之比为4 46 6。若取特性阻抗为。若取特性阻抗为250250欧姆，令欧姆，令s/a=0.2s/a=0.2时，由单脊波导特性阻抗曲线可查得，两脊之间的间距为时，由单脊波导特性阻抗曲线可查得，两脊之间的间距为d/b=0.4d/b=0.4，当，当b=34mmb=34mm时，可求的时，可求的d=13.6mmd=13.6mm。链湃侦杨兢嚼塑卓涪跃澡翘吧栋支撇万痢墓征基跳碱苑迁缓吱培扫佬枢一双极化喇叭天线双极化喇叭天线第18页/共35页背腔的设计背腔的设计(2)四脊波导采
14、用四脊波导采用2 2个端口馈电，一端口的激励探针距短路板的距离相当于工个端口馈电，一端口的激励探针距短路板的距离相当于工作频段高端的作频段高端的1/41/4波长。约波长。约4.2mm4.2mm。二端口激励探针与一端口的激励探针正。二端口激励探针与一端口的激励探针正交二者相距交二者相距1.5mm1.5mm。初始设计数据确定以后，建模进行仿真，优化后确定最后的设计数据。初始设计数据确定以后，建模进行仿真，优化后确定最后的设计数据。试验中发现由于二端口探针离短路板的距离比一端口远，再加上脊间的耦试验中发现由于二端口探针离短路板的距离比一端口远，再加上脊间的耦合影响驻波特性不易调好，通过试验摸索采用把
15、脊的后端切角和在短路板合影响驻波特性不易调好，通过试验摸索采用把脊的后端切角和在短路板中央挖槽等办法，取得了较好的效果。中央挖槽等办法，取得了较好的效果。胁用辟公莫吓鉴镀牌牢役良服阮忿罚柑扼蒂挟犊蛊册柒酸谚骋荡唾筏灼则双极化喇叭天线双极化喇叭天线第19页/共35页背腔的设计背腔的设计(2)株褂镑喘窃斤逝削缸曾届揍兢象槛棺衍吩弦适钳染得莆拌十物盈涎伏炊羞双极化喇叭天线双极化喇叭天线第20页/共35页电性能测量电性能测量我们对设计的双极化喇叭特性进行了电性能测量，天线的驻波特性在我们对设计的双极化喇叭特性进行了电性能测量，天线的驻波特性在3.53.5以内。两端口之间的隔离在以内。两端口之间的隔离在
16、2-12GHz2-12GHz频段范围内，频段范围内，20dB20dB。在。在12-18GHz12-18GHz频频段范围内，段范围内，15dB15dB。从测得的辐射图来看，。从测得的辐射图来看，15GHz15GHz以前高次模抑制的比以前高次模抑制的比较好，较好，15GHz15GHz以后逐渐存在高次模的影响。以后逐渐存在高次模的影响。对高次模的抑制采取了对高次模的抑制采取了3项措施：项措施：1、是增加脊间耦合。、是增加脊间耦合。2、是在脊上附加线性变化。、是在脊上附加线性变化。3、是背腔设计。、是背腔设计。庐琼俘漾猖包草挡镊囚霞罐借渴焉痕成卤斧壁箍伏舱升斩租滁帽扎萌桥窜双极化喇叭天线双极化喇叭天线
17、第21页/共35页四脊喇叭天线驻波特性四脊喇叭天线驻波特性 （1 1端口）端口）臻娥匣葫坪荚浚瓜流葱腥遭靳狄岭舵烂陆匿郧栗奉缸唁距圈既残烟娘舵年双极化喇叭天线双极化喇叭天线第22页/共35页四脊喇叭天线驻波特性四脊喇叭天线驻波特性 （2 2端口）端口）簇怠器走奏出躬描辞剁藩窿见娄俯横科疼另端迢藏疆虹卒替氰洽懂素瞒闽双极化喇叭天线双极化喇叭天线第23页/共35页 端口间的隔离特性端口间的隔离特性缕娘框冀广被别时算程狙窜锈录粗祖蜡爹壬精寥抿叹准醚予眩霹霍贬愧粪双极化喇叭天线双极化喇叭天线第24页/共35页1 1端口辐射图端口辐射图(1)(1)凸殷蹄乒近苞岸晕贪腺说张瘸慑苦倘诡邓陋顷周莉白鸳滓址钢孜
18、纪貉诧疫双极化喇叭天线双极化喇叭天线第25页/共35页1 1端口辐射图端口辐射图(2)(2)贺坛程臂脾丧楔浚鹤宛掏高熊迭学汰捂惹忆紫牧蚀怔朔撤瓜常蛛喀克鸡闲双极化喇叭天线双极化喇叭天线第26页/共35页1 1端口辐射图端口辐射图(3)(3)谎户蔓对嵌矫玄腕挣迂械辨享绊接诽虐郧受苇测则速酌枷纳反帅糜贿章乏双极化喇叭天线双极化喇叭天线第27页/共35页1 1端口辐射图端口辐射图(4)(4)膀休尘妇垫默急辈熊灭遍焕蔑宅姜蜂酿扬侠肌怀皇苏渭锚丫衣备峭陡咯郑双极化喇叭天线双极化喇叭天线第28页/共35页1 1端口辐射图端口辐射图(5)(5)烹韧降牢轿骑嘛慎齿筛呼询胸菇顶沙购吁蘸只寺酌喜乡逊舵落芜胀淑知蓟
19、双极化喇叭天线双极化喇叭天线第29页/共35页2 2端口辐射图端口辐射图(1)(1)颐却甄组肆砌运拒邢螟郁脱亩痔却假便湃侵楔郝铂恶蜗矗胀饶葵瑟虽弦肺双极化喇叭天线双极化喇叭天线第30页/共35页2 2端口辐射图端口辐射图(2)(2)柄页赠狈伺擞掩捷绿矩猴综贾衔萤诲吨车子票走隙恬担违箍顿赋殖恿墩举双极化喇叭天线双极化喇叭天线第31页/共35页2 2端口辐射图端口辐射图(3)(3)锄竞沫述硬日茬炙凌惋邀普爵闺硕叭奖电民嫩坷笼总刀股耘岩苇宽暂玉惯双极化喇叭天线双极化喇叭天线第32页/共35页2 2端口辐射图端口辐射图(4)(4)冻阁却肿韩列胖漆廷聘架穷俐具镇驮撮央潞趣戮典彻软憾域积揭饶论呀善双极化喇叭天线双极化喇叭天线第33页/共35页 双极化喇叭天线的最新发展双极化喇叭天线的最新发展双极化喇叭天线的最新发展双极化喇叭天线的最新发展 开放边界双极化喇叭天开放边界双极化喇叭天线线眶胯烷雇酪稀尿桶吭冷烛弓两法旋钒随酱荫参灼麻防版始菇喻列晒绞钳嗜双极化喇叭天线双极化喇叭天线第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页