高功率近場卡塞格倫天線的設(shè)計

2 設(shè)計及實驗結(jié)果
根據(jù)指標(biāo)要求，利用電磁仿真軟件優(yōu)化設(shè)計并加工了一個X頻段的近場卡塞格倫天線，對其電性能進(jìn)行實際測量，比較了饋源的仿真結(jié)果和測量結(jié)果。其中，該天線系統(tǒng)的各個部分尺寸如下：
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所示是近場卡塞格倫天線實物。該天線在微波暗室進(jìn)行測量。由圖6可以看出，介質(zhì)透鏡外表面的最大電場小于110 V／m，當(dāng)輸入功率為600 mW時，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)果和測量結(jié)果。通過對比可以看出，實測結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好，說明饋源設(shè)計符合要求。

圖9和圖10分別給出設(shè)計的近場卡塞格倫天線水平面(E面)方向圖和俯仰面(H面)方向圖的測量結(jié)果。測量結(jié)果表明，設(shè)計的天線電性能完全滿足指標(biāo)要求。這也說明指數(shù)型喇叭是一種高效率饋源，而且具有高功率容量和軸對稱的方向圖，適合用來作為高功率近場卡塞格倫天線的饋源。

3 結(jié) 語
系統(tǒng)地給出了高功率近場卡塞格倫天線的設(shè)計方案。針對高功率微波天線對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。對多模喇叭口面加載介質(zhì)透鏡，以滿足對天線副面進(jìn)行平面波照射。通過優(yōu)化設(shè)計，最終獲得了功率容量大于600 mW的X頻段高功率近場卡塞格倫天線，且實測結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好。由此證明該設(shè)計方案的可行性。