高功率近場(chǎng)卡塞格倫天線的設(shè)計(jì)
2 設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)指標(biāo)要求,利用電磁仿真軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)并加工了一個(gè)X頻段的近場(chǎng)卡塞格倫天線,對(duì)其電性能進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,比較了饋源的仿真結(jié)果和測(cè)量結(jié)果。其中,該天線系統(tǒng)的各個(gè)部分尺寸如下:
指數(shù)型多模喇叭尺寸:d1=0.05 m,d2=0.266 m,L1=0.013 m,L2=0.507 m;指數(shù)方程參量:a=1,c=0,k=0.333,g=3。
雙曲型介質(zhì)透鏡尺寸:F=0.5 m,f=0.465 m,n=1.5,θ0=14.9°,介質(zhì)透鏡的材料選用聚乙烯。
近場(chǎng)卡式天線主、副面尺寸:Dm=2.2 m,Vs=0.332 m,F(xiàn)=0.836 m,f=0.126 m,θ=66.58°。
如圖5所示是近場(chǎng)卡塞格倫天線實(shí)物。該天線在微波暗室進(jìn)行測(cè)量。由圖6可以看出,介質(zhì)透鏡外表面的最大電場(chǎng)小于110 V/m,當(dāng)輸入功率為600 mW時(shí),滿足式(5),因此該饋源的功率容量大于600 mW。
圖7和圖8分別示出加載介質(zhì)透鏡的指數(shù)型多模喇叭E面和H面的仿真結(jié)果和測(cè)量結(jié)果。通過對(duì)比可以看出,實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好,說(shuō)明饋源設(shè)計(jì)符合要求。
圖9和圖10分別給出設(shè)計(jì)的近場(chǎng)卡塞格倫天線水平面(E面)方向圖和俯仰面(H面)方向圖的測(cè)量結(jié)果。測(cè)量結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的天線電性能完全滿足指標(biāo)要求。這也說(shuō)明指數(shù)型喇叭是一種高效率饋源,而且具有高功率容量和軸對(duì)稱的方向圖,適合用來(lái)作為高功率近場(chǎng)卡塞格倫天線的饋源。
3 結(jié) 語(yǔ)
系統(tǒng)地給出了高功率近場(chǎng)卡塞格倫天線的設(shè)計(jì)方案。針對(duì)高功率微波天線對(duì)饋源高功率容量和良好輻射特性的要求,選擇用內(nèi)壁光滑的指數(shù)型多模喇叭。對(duì)多模喇叭口面加載介質(zhì)透鏡,以滿足對(duì)天線副面進(jìn)行平面波照射。通過優(yōu)化設(shè)計(jì),最終獲得了功率容量大于600 mW的X頻段高功率近場(chǎng)卡塞格倫天線,且實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好。由此證明該設(shè)計(jì)方案的可行性。
評(píng)論