【摘 要】
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在雷达、卫星通信和太空探测等领域中,高增益天线起着重要的作用。本文针对平面结构形式,研究高增益高效率的Fabry-Perot（F-P）谐振腔天线。主要内容如下:第一,基于F-P谐振腔天线的三种分析模型给出F-P谐振腔天线的设计方法。设计了两种口径的以均匀频率选择性表面（FSS）上盖板作为部分反射表面（PRS）的F-P天线,利用漏波模型分析了偏离谐振频率时F-P天线口径场分布、增益恶化的情况,指出对
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在雷达、卫星通信和太空探测等领域中,高增益天线起着重要的作用。本文针对平面结构形式,研究高增益高效率的Fabry-Perot（F-P）谐振腔天线。主要内容如下:第一,基于F-P谐振腔天线的三种分析模型给出F-P谐振腔天线的设计方法。设计了两种口径的以均匀频率选择性表面（FSS）上盖板作为部分反射表面（PRS）的F-P天线,利用漏波模型分析了偏离谐振频率时F-P天线口径场分布、增益恶化的情况,指出对于采用均匀上盖板的F-P天线而言,窄的增益带宽是限制天线实用口径增大从而限制增益提高的主要原因。第二,提出一种采用非均匀FSS作为PRS以及非均匀电磁带隙（EBG）反射地面的高增益F-P腔天线。利用非均匀的PRS和反射地板控制衰减常数α和相位常数β,针对大口径改善口径场附近的近场幅度相位分布,实现高增益和高效率。研制出直径为6.6λ的圆形F-P谐振腔天线,仿真增益为24.6dBi,口径效率为67.9%,实测增益为23.4dBi,口径效率为50.9%。第三,研究2×2元F-P谐振腔天线组阵,进一步增大F-P谐振腔天线尺寸,在保证效率的条件下实现更高的增益。首先分析组阵后耦合对近场分布的影响,然后提出使用金属条激发耦合场的方法控制阵中心场的突变,在8λ×8λ左右的口径上实现了场的均匀分布,实现了高增益和高效率设计。研制出一个Ku波段2×2元F-P谐振腔天线阵列,仿真增益为27.3dBi,口径效率为72.2%,实测增益为25.5dBi,口径效率为47.7%。同时采用波导功分馈电网络,研制出一种Ka波段的2×2元F-P谐振腔天线阵列,仿真增益为28.4dBi,口径效率为78.0%,实测增益为25.9dBi,口径效率为43.9%。第四,研究了一种水平极化的大锥角锥状波束F-P谐振腔天线,基于均匀电流环作为馈源,设计了一种45°倾角的锥状波束天线,天线仿真的增益为8.0dBi,增益变化小于0.6dB,口径效率为4.0%,3dB波束宽度为22.8°。
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