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基于左手结构的波导缝隙阵列天线的研究

作　者: 山团彪
导　师: 谢拥军
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 波导缝隙阵左手结构阵列天线
分类号: TN823.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 123次
引　用: 1次
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内容摘要

最近十几年,随着对雷达抗干扰要求的提高、脉冲多普勒可视雷达的发展,要求天线应具有低副瓣或极低副瓣的性能,这使得波导缝隙天线成为满足此项要求的天线优选形式。波导缝隙天线己经成为新型雷达中天线的优选形式,广泛应用于雷达和通讯领域。而对具有新特点的左手材料的研究也是当今研究的新热点,SRR环是其中一种实现左手材料的结构。本文在传统的宽边波导缝隙阵的分析设计基础上,研究了将左手材料结构替换纵缝的新型波导缝隙阵。所做的主要工作有:首先,分析了传统波导缝隙驻波阵的特性和设计方法,研究了用切比雪夫方法综合出的20元宽边纵向驻波阵天线。其次,将左手材料的SRR(开口谐振环)结构应用于上步综合出来的20元波导缝隙阵,仿真分析了矩形SSRR环、矩形SRR环、圆形SSRR环、圆形SRR环共14种不同的缝隙结构的波导缝隙均匀直线阵。本文采用ANSOFT HFSS电磁仿真软件对两种波导缝隙阵进行仿真。仿真结果表明新型波导缝隙阵与最大辐射方向是法线方向的宽边纵向波导缝隙阵不同,这种新结构实现了±45°方向辐射的漏斗状方向图。由这些单元组成的20元均匀直线阵,随着环的开口方向的不同,阵列的最大辐射方向朝向阵列的方向(端射阵)或者垂直于阵列的方向(边射阵)。因为没有经典的理论计算公式,无法精确计算和估计缝隙单元之间的耦合,所以输入阻抗波动大,驻波也较大。而SRR的谐振特性导致其带宽依然很窄。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 研究背景及意义  7-9
    1.1.1 波导缝隙天线阵研究概况  7-8
    1.1.2 阵列天线方向图综合方法概述  8-9
  1.2 论文主要研究内容  9-11
第二章缝隙天线及波导缝隙阵概述  11-23
  2.1 巴俾涅原理和缝隙天线的基本理论  11-16
    2.1.1 巴俾涅(Babinet)原理  11-13
    2.1.2 理想缝隙天线  13-15
    2.1.3 有限大导电平面上的缝隙天线  15-16
  2.2 波导缝隙理论和辐射机理  16-19
    2.2.1 等效电导  18-19
  2.3 波导缝隙阵列天线概述  19-21
    2.3.1 谐振阵（驻波阵）  19-21
    2.3.2 非谐振式缝隙阵（行波阵）  21
  2.4 小结  21-23
第三章阵列天线方向图综合  23-35
  3.1 离散元直线阵的辐射场  23-26
    3.1.1 方向图乘积定理  24-25
    3.1.2 理想点源直线阵  25
    3.1.3 均匀直线阵  25-26
  3.2 阵列天线方向图综合方法概述  26-28
    3.2.1 切比雪夫阵列综合方法  27-28
  3.3 波导缝隙阵的主要指标  28-30
    3.3.1 驻波(VSWR)  28
    3.3.2 方向图  28-29
    3.3.3 增益  29-30
  3.4 缝隙的尺寸设计  30-32
    3.4.1 缝隙匹配的电导条件  30-31
    3.4.2 缝隙偏移量的确定  31-32
    3.4.3 缝隙宽度的确定  32
  3.5 波导缝隙阵的设计流程  32-35
    3.5.1 波导缝隙阵的设计实例  32-35
第四章左手材料  35-45
  4.1 左手材料的特性  36-38
    4.1.1 左手螺旋关系  36
    4.1.2 逆Snell 折射效应  36-37
    4.1.3 逆Doppler 效应  37
    4.1.4 逆Cherenkov 辐射效应  37-38
  4.2 异向介质的理论研究状况  38-39
  4.3 SRR 环的等效电路模型  39-41
  4.4 SRR 的应用  41-42
  4.5 SRR 环在矩形波导中的应用  42-45
    4.5.1 SRR 加载矩形波导  42-45
第五章波导缝隙阵仿真  45-63
  5.1 单缝的仿真  45-54
    5.1.1 矩形SSRR 结构  48-50
    5.1.2 矩形SRR 仿真  50-51
    5.1.3 圆形SSRR 环结构  51-53
    5.1.4 圆形SRR 环结构  53-54
  5.2 阵列的仿真  54-63
    5.2.1 矩形SSRR 结构组成的阵列  54-56
    5.2.2 矩形SRR 结构组成的阵列  56-58
    5.2.3 圆形SSRR 结构组成的阵列  58-60
    5.2.4 圆形SRR 结构组成的阵列  60-63
第六章结束语  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-69
研究成果  69-70

基于左手结构的波导缝隙阵列天线的研究

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