【摘 要】
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引信系统和卫星导航系统的发展也带动了终端天线的发展。在引信系统中,天线需要能够在较大范围内探测、识别目标以便准确获取目标信息。宽波束天线具有较宽的波束覆盖范围,能够较好地应用于引信系统;卫星导航系统中,宽波束圆极化天线可以获取广泛且准确的信息,从而提高通信质量。本文旨在研究以下四种宽波束天线:工作在10 GHz的宽波束开口波导天线,工作在8.1 GHz的宽波束波导缝隙天线,工作在8.1GHz的宽波
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引信系统和卫星导航系统的发展也带动了终端天线的发展。在引信系统中,天线需要能够在较大范围内探测、识别目标以便准确获取目标信息。宽波束天线具有较宽的波束覆盖范围,能够较好地应用于引信系统;卫星导航系统中,宽波束圆极化天线可以获取广泛且准确的信息,从而提高通信质量。本文旨在研究以下四种宽波束天线:工作在10 GHz的宽波束开口波导天线,工作在8.1 GHz的宽波束波导缝隙天线,工作在8.1GHz的宽波束电磁偶极子天线和工作在2.492 GHz的低剖面宽波束圆极化微带天线。这四个天线都能实现宽波束性能,且具有各自的优点:波导天线结构简单,可一体化加工;宽波束电磁偶极子天线方向图均匀、带宽较宽;宽波束圆极化微带天线易于实现低剖面、小型化。主要研究内容如下:1.提出了一个工作在10 GHz的宽波束开口波导天线和一个工作在8.1 GHz的宽波束波导缝隙天线。这两个天线都基于普通矩形波导结构,沿波导宽边进行斜切,使波束展宽,但此时H面的半功率波束宽度只能达到150°左右,E面的波束会有个别偏角处的波动,所以需要进一步改进拓宽天线的波束宽度。对于工作在10 GHz的宽波束开口波导天线,通过沿斜切位置在波导宽边加一对金属分支来实现宽波束,实测结果表明:160°的波束宽度范围内增益都在0 d B以上,除去E面的个别偏角处（+33°附近）的波动,E面和H面的半功率波束宽度分别为208°和158°,-10 d B阻抗带宽达到8.4%。对于工作在8.1 GHz的宽波束波导缝隙天线,通过在波导窄边两边分别开一对斜缝对使天线实现宽波束性能,实测结果表明:160°的波束宽度范围内增益都在0 d B以上,除去E面方向图个别偏角处（-37°附近）出现的波动,E面和H面的半功率波束宽度分别为204°和159°,-10 d B阻抗带宽达到23%。2.提出了一种工作在8.1 GHz的宽波束电磁偶极子天线。电磁偶极子由下倾的天线两臂和垂直于接地板的短路平行板组成,通过对同轴探针弯曲调节进行邻近耦合馈电。增加一对沿E面倾斜的反射板,利用反射板内侧壁和偶极子之间的散射电场弥补辐射弱区来拓宽E面波束宽度;增加一对垂直于H面的金属壁来改变天线已有的电场相位以展宽H面波束宽度。实测结果表明:-10 d B阻抗带宽为35.6%。E面和H面的半功率波束宽度均为183.2°,最大增益分别为2.52 d B和2.64 d B。3.提出了一种工作在2.492 GHz的宽波束圆极化微带天线。在该天线设计中,采用单点馈电,在方形辐射贴片的四个角上加载四个不同半径的圆片以实现圆极化。然后在贴片的轴线方向加载四个一样的接地金属柱以拓宽天线的波束宽度,并在金属柱上方加载一个金属圆盘以降低天线剖面。实测结果表明:在中心频率2.492 GHz处阻抗带宽为17.6%,3 d B轴比带宽不少于5%,phi=0°和phi=90°两个主平面的半功率波束宽度分别为156°和157°,3 d B轴比波束宽分别为192°和199°。
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