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《国防科学技术大学》 2008年
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同轴馈电双波段馈源系统的研究

张强  
【摘要】: 随着高功率微波技术向多波段方向发展,双波段或多波段辐射系统就成为高功率微波天线的一个发展方向,研究利用过模波导馈电、具有高功率容量的双波段、多波段天线具有重要意义。本文提出了一种同轴馈电的双波段喇叭馈源,它可将高功率微波源产生的不同频段的微波以较好的方向图辐射出去,并共用一个反射面。此外,目前多数高功率微波源产生的微波模式都为旋转轴对称模,其中较多的是圆波导TM_(01)模和同轴TEM模,这些模式如果直接辐射出去将产生轴向为零的环状远场方向图,旁瓣电平高、能量分散,不能有效地集中在目标上。因此,在高功率微波源和双波段馈源之间,模式转换器和一定结构的馈线系统是必不可少的。本文针对两种不同的双波段微波产生方式,设计了两种从微波源到馈源喇叭间的馈线结构,重点是其中模式转换器的设计,然后对一种双波段馈源结构进行了详细分析和设计。研究内容主要包括以下几个方面: 1、双波段馈线结构及其模式转换器的设计 对于共轴输出双波段微波产生方式,设计了一种同轴双波段模式转换器及高功率微波馈线结构。根据同轴插板式模式转换器的工作原理,设计了中心频率分别为1.75GHz和4.15GHz的两个模式转换器,分别实现同轴TEM模—同轴TE_(11)模、圆波导TM_(01)模—圆波导TE_(11)模式的转换,并进行了整体装配和详细的系统仿真。中心频率处的转换效率分别为97.0%(1.75GHz)和98.7%(4.15GHz),转换效率超过90%的带宽分别为10.29%(1.75GHz)和9.88%(4.15GHz)。 对于非共轴输出双波段微波产生方式,为实现对同轴双波段馈源馈电,设计了一种两个圆波导端口输入、一个同轴结构双波段输出的馈线结构,该结构既可实现模式转换,又可实现两个分离的微波源到同轴馈源喇叭之间的连接。首先理论推导出了输入输出共轴的三弯曲圆波导TM_(01)模—TE_(11)模式转换器功率转换效率公式,以此为依据设计了一个中心频率为4.15GHz的模式转换器,并建立模型验证。该模式转换器小于25cm×10cm,中心频率处的转换效率为99.3%,转换效率超过90%的带宽为8.06%,仿真结果和理论计算结果吻合较好。结合波导中模式转换的基本规律,采用分段设计再整体优化的方法设计了一个以矩形波导TE_(10)模为过渡模式、中心频率为1.75GHz的圆波导TM_(01)模—同轴TE_(11)模式转换器,仔细分析了它的应用背景,并对其工作带宽、转换效率等因素进行了详细的数值仿真研究。该模式转换器在中心频率处的转换效率为98.8%,转换效率超过90%的带宽为11.43%。本文设计的几种模式转换器均具有GW级功率容量,满足高功率微波应用需求。 2、双波段喇叭馈源的设计 通过分析提出了一种同轴结构馈电的双波段喇叭馈源(工作中心频率为1.75GHz和4.15GHz),低频微波采用同轴结构馈电,高频微波采用圆波导馈电。根据馈源结构的特殊性,利用模匹配理论对馈源结构中典型组件的散射矩阵和散射矩阵的级联过程进行了理论分析,在得到整个结构散射特性的基础上,通过模式展开法估算馈源的远场方向图。设计时采用了分段设计再整体优化的方法,仔细分析了各个结构单元在整个馈源结构中所起的作用。通过详细的数值仿真研究,得到了一些有益的结论,并确定了具体的设计参数,最终整个系统尺寸小于φ60cm×70cm,中心频率处的反射损耗小于-20dB,并获得了理想的辐射效果。 3、实验设计 对不同类型的模式转换器和双波段喇叭馈源的综合实验进行了实验设计,绘制了工程装配图,给出了冷测和热测实验方案。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN61

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘秀祥;高功率超宽带喇叭天线研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 张玉珍;Ku/Ka多频段馈源的分析与设计[D];电子科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨梓强,梁正,李家胤;双波段高功率微波源的实验研究[J];电子科技大学学报;1996年S1期
2 牛新建,李宏福,谢仲怜;高功率毫米波圆波导TM_(01)—TE_(11)模式变换分析[J];强激光与粒子束;2002年01期
3 舒挺,王勇,李继健,习锋;高功率微波的远场测量[J];强激光与粒子束;2003年05期
4 樊玉伟,舒挺,王勇,李志强,周津娟,赵延宋;紧凑型L波段磁绝缘线振荡器的实验研究[J];强激光与粒子束;2004年11期
5 张玉文,舒挺,袁成卫;组合型TM_(01)TE_(11)弯形圆波导模式转换器研究[J];强激光与粒子束;2005年01期
6 张玉文,舒挺,袁成卫;TM_(01)-TE_(11)弯形圆波导模式转换器的优化设计[J];强激光与粒子束;2005年04期
7 舒挺,王勇,钱宝良,赵延宋,谭启美;轴向反馈式虚阴极振荡器辐射微波模式的远场测定[J];强激光与粒子束;2005年05期
8 张晓萍,钟辉煌,舒挺,袁成卫,王勇,赵延宋,罗玲;C波段磁绝缘线振荡器的理论设计与实验[J];强激光与粒子束;2005年08期
9 舒挺,李志强,袁成卫,杨建华,许流荣,冯加怀;TM_(01)模虚阴极振荡器实验研究[J];强激光与粒子束;2005年08期
10 李浩,钟哲夫;运用模匹配法设计高功率高效率多模馈源[J];强激光与粒子束;2005年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王启武;石立华;李炎新;司荣仁;;HEMP模拟器的改进及测量探头的设计[J];安全与电磁兼容;2011年02期
2 田青;姜苹;李洪涛;王传伟;秦卫东;刘宏伟;;2SD315A在高压重复频率电源中的应用[J];兵工自动化;2010年05期
3 林岩;;一种新型宽角搜索喇叭馈源的赋形球形反射面天线[J];兵工学报;2008年02期
4 林岩;;一种寻求卡塞格伦天线最佳口径分布的方法[J];兵工学报;2010年01期
5 王延辉;刘淑琴;董太乾;;铷频标中制作吸收泡的一种新方法[J];北京大学学报(自然科学版);2011年02期
6 黄志洵;微波科学技术的过去、现在和将来[J];北京广播学院学报(自然科学版);1994年04期
7 马晓琳,林金才,逯贵祯;大功率速调管输出窗设计的研究[J];北京广播学院学报(自然科学版);2004年04期
8 王典;陈庆国;;高压陡前沿脉冲发生装置[J];变频器世界;2009年04期
9 康国军,房德斌,赵淑芬;多频电磁波测井物理模拟实验的方法技术[J];吉林大学学报(地球科学版);2002年04期
10 黄江波;基于实数编码的遗传算法在雷达数据处理中的应用[J];重庆工学院学报;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢瑞;刘军;李武华;何湘宁;;环境保护中高压脉冲等离子体技术的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 黎志坚;程紫燕;;任意极化平面波的矢量波函数展开[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
3 唐志荣;袁敬闳;;有限宽度叉指换能器电容的计算[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
4 潘宗达;;椭圆带状线和椭圆同轴线[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
5 褚庆昕;梁昌洪;;内圆外方同轴线及同轴腔的小孔耦合[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
6 綦凌飞;姚德淼;毛钧杰;;八毫米小口径圆锥扫描天线[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
7 黄凯;董志强;任人;张翠花;;电磁炮脉冲电源系统中晶闸管开关保护技术研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
8 王笑非;赵玺;王大鹏;;基于F28335的脉冲电源充电研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
9 陈仕修;李方超;盖斐;陈堃;;降低开关火花电阻的初步研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
10 杨建华;钟辉煌;舒挺;张建德;高景明;任合明;周相;文建春;;储能方式驱动加速器重频运行研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年
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1 赖生建;计算电磁学中的径向基无网格法[D];电子科技大学;2010年
2 殷毅;折叠型双脉冲—长脉冲调制器及其激光触发技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 杨实;基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 荀涛;清洁强流真空二极管相关技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 李公义;碳化硅和氮化硅超长纳米线的制备与性能研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 李庆春;新型PID模糊控制器的结构分析及应用研究[D];中南大学;2010年
7 王冬冬;大功率固态开关在脉冲功率应用中的特性研究[D];复旦大学;2011年
8 王新稳;复解析保角变换在电磁工程中的应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 李名加;基于三谐振脉冲变压器的脉冲功率源研究[D];中国工程物理研究院;2011年
10 陈玉;环氧复合材料快脉冲真空闪络特性研究[D];西安交通大学;2008年
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1 邱云;电晕稳定开关的研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 刘瑜;基于磁场闪络抑制效应的真空沿面闪络特性研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 张篁;大面积含钪热阴极的光电发射研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 张艳如;高性能溅散板馈源天线的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李春阳;赋形波束反射面天线的设计与分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 林芳建;基于全桥串联谐振的电容器充电电源研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 赵静;旭日型相对论磁控管的三维仿真研究[D];电子科技大学;2011年
8 牟红兵;高频天线的研究[D];电子科技大学;2011年
9 赵晓娜;毫米波模式激励器理论与实验研究[D];电子科技大学;2011年
10 陈家永;基于NURBS建模的抛物面天线波束赋形[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宏建;刘和光;范斌;刘广;;正交模耦合器的优化设计与分析[J];兵工学报;2009年05期
2 石荣;陈锡明;唐海;唐南;;差模跟踪接收机和差通道相位标校与调整[J];电子信息对抗技术;2006年01期
3 林玉老;天线自跟踪系统的耦合及其解耦设计[J];电子学报;1991年02期
4 邱景辉;索莹;袁业术;杨彩田;;超宽带TEM喇叭天线的研究与设计[J];哈尔滨工程大学学报;2009年02期
5 王亚平;正交模转换器[J];舰船电子对抗;1999年06期
6 齐述堂;C/Ku双频馈源频谱复用网络[J];通信技术与发展;1996年02期
7 席晓莉;原艳宁;易超龙;汪文秉;;电-磁振子组合型超宽带天线数值分析[J];强激光与粒子束;2007年01期
8 施阳;石志东;李铭祥;徐浩;;8mm波导螺钉圆极化器的设计与优化[J];上海大学学报(自然科学版);2007年02期
9 王长华;王秩雄;宋爱民;牛红波;;超宽带TEM喇叭天线的研究[J];通信技术;2010年04期
10 路志勇;徐晓文;银秋华;;同轴波纹喇叭内部高频馈源特性研究[J];微波学报;2008年06期
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1 李相强;高功率径向线螺旋阵列天线研究[D];西南交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 廖勇;超宽带TEM喇叭天线阵列辐射特性初步研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
2 张跃远;超宽带高功率天线及实验研究[D];国防科学技术大学;2003年
3 原艳宁;电—磁振子组合型超宽带天线的数值分析[D];西安理工大学;2007年
4 刘伟;超宽带双脊喇叭天线的设计与分析[D];西安理工大学;2008年
5 赵顺;高功率超宽带脉冲辐射源的4×4阵列天线设计[D];沈阳理工大学;2008年
6 毕丹宏;新型超宽带微带天线的研究与设计[D];电子科技大学;2009年
7 王卓;高性能双频段馈源的分析与设计[D];电子科技大学;2009年
8 王华;超宽带天线的研究与设计[D];南京理工大学;2009年
【二级引证文献】
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1 宋博;基于MRTD方法的宽带/超宽带天线的设计与分析[D];电子科技大学;2011年
2 蔡得水;微带缝隙天线的研究与设计[D];西安电子科技大学;2012年
3 袁龙;多频段龙伯透镜天线馈源一体化与小型化技术研究[D];电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
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1 李宏福;;弯曲圆波导中模式耦合的研究[J];电子科技大学学报;1991年05期
2 杨梓强,梁正,李家胤;双波段高功率微波源的实验研究[J];电子科技大学学报;1996年S1期
3 文光俊,李家胤,熊祥正,刘盛纲;相对论返波振荡器研究进展[J];电子科技大学学报;1996年S1期
4 文光俊,李家胤,刘盛纲,谢甫珍;同轴型相对论返波管的粒子模拟研究[J];电子学报;1999年12期
5 张军,钟辉煌;过模慢波结构高频特性[J];国防科技大学学报;2004年02期
6 宋开宏,吴先良,陈儒;填充磁化等离子体波导的导波场分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2004年04期
7 李宏福,Manfred Thumm;弯曲波纹圆波导中模式耦合系数的研究[J];红外与毫米波学报;1992年06期
8 文光俊,李天明,李家胤,谢甫珍,刘盛纲;变阻抗相对论返波管的研究[J];红外与毫米波学报;2002年02期
9 姜幼明,王清源,杜祥琬;高功率高增益大直径相对论返波管[J];计算物理;2002年04期
10 黄峰;邢庆子;王冬;邓景康;;相对论返波管慢波结构的优化设计和数值模拟[J];清华大学学报(自然科学版);2006年03期
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1 刘松;磁绝缘线振荡器的研究[D];国防科学技术大学;2001年
2 张晓萍;新型磁绝缘线振荡器的研究[D];国防科学技术大学;2004年
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1 袁成卫;高功率微波轴对称模式天线辐射技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
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1 王金荣;;抛物面天线的微带馈源[J];电子技术;1991年02期
2 钟哲夫,李浩;高功率微波馈源输出窗的研究[J];强激光与粒子束;2005年08期
3 秋实,高红卫,焦永昌,刘国治,张福顺,侯青,贾鹏;E面和H面方向图等化的双模圆锥喇叭设计[J];强激光与粒子束;2005年08期
4 苏丽;安进朝;路宏敏;;初级馈源的高斯波束描述[J];无线电工程;2008年01期
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6 许德森,张文静,秦顺友;小口径大张角波纹喇叭的优良设计[J];无线电通信技术;2003年04期
7 刘超;任冀南;耿京朝;;一种新型宽频带双极化馈源的设计[J];无线电通信技术;2010年06期
8 邓新夏;;一种行之有效的C、Ku兼容复合馈源简易改造法[J];电子制作;1998年07期
9 吴圣文;;C波段双星馈源盘的再利用[J];卫星电视与宽带多媒体;2006年15期
10 钟哲夫;李浩;;高功率微波输出窗的介质物理光学分析[J];强激光与粒子束;2006年08期
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1 陈敏;何山红;车文荃;;结合基片集成波导和波纹喇叭的混合式单脉冲馈源[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
2 张天龄;鄢泽洪;李铂;;Ku/Ka三频共用馈源喇叭设计[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
3 齐拴虎;;用于双反射面的宽带圆锥波纹喇叭馈源的设计[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
4 王小强;;基于矢网的天线馈源自动测量系统[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
5 关福宏;孙晓玮;;带有辐射增强结构的毫米波窄边直线渐变微带缝隙天线研究[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
6 李沙;颜毅华;陈志军;王威;刘东浩;张福顺;;太阳射电频谱日像仪(CSRH)馈源的设计分析和性能测试[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
7 李彦文;毛小莲;;一种新型抛物盒喇叭馈源的设计[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
8 梁铁柱;黄文华;黄惠军;方进勇;朱晓欣;;高功率微波主模喇叭天线研究[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
9 张宝全;;双色副面组合馈电技术应用实例--CBERS地面接收天馈系统[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十二次学术会议论文集[C];1999年
10 吴翔;;高增益毫米波雷达天线研制[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
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1 邹勇;卫星天线之太阳校正法[N];电子报;2009年
2 江苏 顾孝渔;卫视天线的馈电角及其对策[N];电子报;2011年
3 实习生 李萌 本报记者 李凝;一流大学是我们的努力方向[N];科技日报;2002年
4 广西 覃展;我的一锅八星[N];电子报;2009年
5 宁夏 荒野;中星9号卫星室内外收视对比[N];电子报;2009年
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8 吉林 韩云祥;直播卫星专用高频头的替换试验[N];电子报;2009年
9 广西 韦振;DM500S接收机的多星收视[N];电子报;2009年
10 安徽 陈晓军;新天11号华卫节目试收记[N];电子报;2009年
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1 秋实;高功率微波窗口击穿及馈源技术[D];西安电子科技大学;2010年
2 曹海林;深空测控通信大天线技术研究[D];重庆大学;2010年
3 黄明;多波束透镜天线理论与应用技术研究[D];电子科技大学;2014年
4 刘少东;星载有限电扫描天线的研究[D];西安电子科技大学;2005年
5 张金栋;单介质透镜多波束天线与单通道DBF多波束天线研究[D];南京理工大学;2012年
6 宋立伟;天线结构位移场与电磁场耦合建模及分析研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 罗阳;基于坐标变换的隐身、散射及天线问题研究[D];华东师范大学;2011年
8 李华;微带反射阵列天线的研究[D];电子科技大学;2011年
9 苏道一;移动通信系统中天线的分析与设计[D];西安电子科技大学;2008年
10 姚蕊;大跨度索并联机构力特性及尺度综合设计研究[D];清华大学;2010年
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1 田伟;偏置喇叭抛物盒馈源[D];西安电子科技大学;2011年
2 张玉珍;Ku/Ka多频段馈源的分析与设计[D];电子科技大学;2011年
3 刘涛;暗能量探测专用宽带馈源研制[D];杭州电子科技大学;2014年
4 张艳如;高性能溅散板馈源天线的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 吕其宇;考虑馈源位置误差的反射面天线稳健优化研究[D];西安电子科技大学;2013年
6 滕静华;双频双极化龙伯透镜馈源天线技术研究[D];电子科技大学;2011年
7 徐银芳;Ka波段介质球透镜的馈源天线设计[D];西安电子科技大学;2011年
8 施小波;Ka频段收发共用双圆极化馈源设计[D];西安理工大学;2010年
9 李亚斌;抛物面天线主偏焦多重馈电技术研究[D];复旦大学;2010年
10 王晓欢;基于区间方法的天线及其电性能分析[D];西安电子科技大学;2013年
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