超宽带喇叭天线的研究综述.docx
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超宽带喇叭天线的研究综述
本科生毕业论文
学院电气信息工程学院
专业物理学
届别2008
题目超宽带喇叭天线的研究
学生姓名舒金武
学号20080840132
指导教师章晖
教务处制
云南民族大学毕业论文(设计)原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的毕业论文(设计),是本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果。
除论文中已经注明引用的内容外,本论文没有抄袭、剽窃他人已经发表的研究成果。
本声明的法律结果由本人承担。
毕业论文(设计)作者签名:
舒金武
日期:
2012年4月18日
……………………………………………………………………………
关于毕业论文(设计)使用授权的说明
本人完全了解云南民族大学有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,即:
学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅,学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容,可以采用影印或其他复制手段保存论文(设计)。
(保密论文在解密后应遵守)
指导教师签名:
论文(设计)作者签名:
舒金武
日期:
2012年4月18日
摘要
超宽带喇叭天线具有较宽的工作带宽,良好的方向性和稳定的相位中心等性能参数,使得超宽带喇叭天线辐射和接受的时域短脉冲信号具有良好的保真性,它具有接收和辐射快速变化的瞬态脉冲信号的能力,能够覆盖很宽的频带,因此,被广泛应用在超宽带通信、雷达、电磁兼容等电磁领域。
超宽带喇叭天线是其中典型的定向脉冲辐射天线,具有带宽宽,方向性好等优点,研究此类天线的辐射特性和阻抗特性在特定的应用条件下是非常有意义的。
该课题首先分析了喇叭天线的基本理论,超宽带脉冲辐射天线与传统超宽带天线的区别,分析时域超宽带天线的技术指标特点。
其次,从理论上探讨了超宽带TEM喇叭天线结构特征,对超宽带TEM喇叭天线的理论进行了分析与研究,课题还讨论了几种超宽带TEM喇叭天线的性能比较,还探讨了TEM喇叭天线的改进,得出了一些规律性的结果。
最后介绍了双脊喇叭天线的相关理论。
关键词:
超宽带,TEM喇叭天线,双脊喇叭天线
Abstract
Ultra-widebandhornantennahasawidebandwidth,gooddirectionalandstabilityofthephaseofthepropertyparameters,suchascenter,makeultra-widebandhornantennaandreceivingoftheradiationtimedomainshortpulsesignalhasagoodthetrue,ithasreceivedandradiationrapidlychangingthetransientpulsesignalability,cancoverawidefrequencyband,therefore,iswidelyusedinthebroadbandcommunications,radar,electromagneticfieldsuchaselectromagneticcompatibility.Ultra-widebandhornantennaisoneofthetypicaldirectionalpulseradiationantenna,withreallybring,theadvantagesofdirection,theemissionpropertiesofsuchantennaimpedancecharacteristicsinspecificapplicationconditionsisverysignificant.
Thissubjectfirstanalysisofthebasictheoryofthehornantenna,uwbpulseradiationantennaandtraditionalsuperbroadbandantennadistinction,analysisoftimedomainultrabroadbandantennatechnologyindexcharacteristics.Second,inthispapertheultrawidebandTEMhornantennastructurecharacteristics,forthebroadbandTEMhornantennatheoryoftheanalysisandresearch,subjectalsodiscussedseveralultra-widebandTEMhornantennaperformancecomparison,alsodiscussestheTEMhornantennaimprovement,obtainedsomeregularityoftheresults.Atlast,thepaperintroducesthedoubleridgehornantennarelatedtheory.
Keywords:
Ultrabroadband,TEMhornantenna,doubleridgehornantenna
目录
第一章绪论......................................................................................71.1课题背景……………………………….............................................7
1.2国内外研究现状…………………………………………………….8
1.3本文研究的主要内容……………………………………………….9
第二章超宽带喇叭天线基本理论…………………………………..10
2.1喇叭天线………………………………………………………….10
2.2超宽带脉冲信号………………………………………………….10
2.3超宽带脉冲天线…………………………………………………10
2.4宽带天线基本指标………………………………………………..11
2.5喇叭天线理论分析………………………………………...………13
第三章超宽带TEM喇叭天线理论分析与研究
3.1TEM喇叭天线理论分析.…………………………………………..14
3.1.1TEM喇叭天线传输特性……………………………………….14
3.1.2TEM喇叭天线的特性阻抗……………………………………..14
3.2带地板的TEM喇叭天线………………….……………………...15
3.3几种超宽带喇叭天线的性能比较…………………………………17
3.4TEM喇叭天线的改进..........……………………………………...19
3.4.1椭圆形剖面改进....................................19
3.4.2低频补偿结构改进.................................19
3.4.3辐射改善.........................................19
第四章双脊喇叭天线的理论分析与研究……..............……………..20
4.1脊波导的结构及优点………………………….......………………20
4.2脊波导主模截止波长…………………………….......……………20
4.3脊波导的主模工作带宽………………………………….....……23
4.4脊波导的特性阻抗……………………………………….......……23
结论……………………………………………………………………..24
参考文献………………………………………………………………..24
第一章绪论
1.1课题背景
天线作为无线电系统中最重要的一个部分,在通讯、导航、雷达和遥测等各个领域发挥着重要作用。
作为负责发射和接收电磁波的部件,无线电系统的正常工作都需要依赖于天线。
天线的主要功能就是把传输线上传播的电磁波,发射到自由空间中,或者是获取自由空间中传播的电磁波,将其导回传输线。
超宽带天线的发展已经进行了很多年,它允许不改变测量天线而测量不同的电磁辐射源,这是其在电磁测量中的优势。
所谓超宽带天线就是天线的工作带宽很宽,而在规定的频率范围内,其他特性如输入阻抗、增益、极化等都能满足要求。
相比于常规天线,超宽带天线一般认为是非频变天线,可以工作在不同频段,但不一定可以同时工作在整个频段范围内。
由于目前隐身技术的研究和应用获得了突破进展,超宽带天线也开始应用到反隐身领域。
隐身技术推动着反隐身措施的研究与发展。
目前的发展重点是雷达反隐身技术,其主要措施有提高雷达灵敏度、扩展雷达的工作波段、发展空基或天基平台雷达、提高雷达探测能力等。
从而从整体上提高雷达的反隐身能力。
这种反隐身技术雷达具有广泛的应用前景和价值,是各国重点发展的雷达技术。
高功率超宽带反隐身雷达将高功率微波源产生的高功率脉冲用于超宽带雷达,其发射的脉冲包含了丰富的频率,因此在超宽带雷达面前,隐身技术的窄带吸波涂层就失去了作用,同时,超宽带雷达波对目标表面仅能产生很小的共振,而有更强的反射波。
研究其反隐身的能力,达到需要的实际水平,这是一个非常诱人的方向。
隐身兵器通常是针对厘米波段雷达设计的,将雷达的工作波段向米波段和毫米波段甚至红外波段、激光波段扩展,都具有一定的反隐身能力。
目前,美、俄等一些国家都在积极发展反隐身技术,并重点发展雷达反隐身,而将高功率微波技术和超宽带雷达技术分开研究是当前的主要研究方法。
高功率微波技术是当前国际上的热门研究领域之一,其潜在的军用和民用前景使之得到美、俄、德、英、法等科技大国的重视。
高功率微波技术作为一种新型的战斗武器,它与其它系统不同,其对目标的破坏是软破坏。
它是以电磁能量及功率来干扰或烧毁敌方武器系统的电子设备或电子计算机等内部的敏感器件和电路来达到使敌方武器系统失去战斗力的,如不能正常执行任务,甚至遭到破坏。
它可以攻击任何包含有现代化电子设备的武器系统,如飞机(尤其是隐身飞机)、导弹(包括反辐射导弹)、雷达、坦克等。
高功率微波技术在其发展过程中一直遵循两条基本路线:
即窄带和超宽带短脉冲(UWB,Ultra-wideband)。
超宽带雷达是指雷达信号的瞬时相对带宽大于25%的雷达系统,随着大功率、高功率脉冲信号源研制的发展,极短脉冲信号的应用前景和价值极度显露。
冲击雷达和无载波雷达方面的研究被统称为超宽带雷达技术。
高功率超宽带反隐身雷达结合了高功率微波武器和超宽带雷达技术,将高功率微波源产生的高功率脉冲用于超宽带雷达,充分挖掘超宽带雷达反隐身的潜力,并使之能够达到实用的水平,这是一个非常诱人的发展方向。
1.2国内外研究现状
超宽带雷达是近年来国内外正在深人研究的一种新体制雷达,美国国防部已连续几年将它作为关键技术列入研究计划。
与常规的窄带雷达相比,它抗干扰能力强,容易从强杂波景中检测目标,能识别目标的属性,可对目标成像等诸多优越性,特别是它具有良好的反隐身潜力,因而受到了广泛的重视。
并且,超宽带技术在宽带通信、扩频通信等方面的应用也发展迅速。
因此,超宽带天线技术作为超宽带通信系统的重要组成部分也得到了人们越来越多的重视。
用于超宽带脉冲辐射天线的喇叭天
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- 宽带 喇叭天线 研究 综述