一种W波段波束波导馈源喇叭设计

摘 要 本文设计了一种基于光壁双模结构形式的W波段馈源喇叭。该馈源喇叭由矩形波导、矩圆过渡、圆形波导、喇叭接圆波导、喇叭口面等结构组成。仿真结果表明这种光壁双模结构的馈源喇叭具有功率容量高、高斯波束耦合度高等优点。

【关键词】光壁双模 馈源喇叭 W波段

1 引言

在雷达系统设计中，W波段因波长短，传统的波导传输损耗大。波束波导馈电网络具有损耗低、带宽大、收发隔离等优点。因此，W波段波束波导馈电网络在高频段气象探测领域中有着重要的应用价值。馈源喇叭是W波段波束波导馈电网络的重要组成部分，其性能的好坏直接关系到馈电网络的性能。因此可以根据不同的波束波导对馈电喇叭的需要选择不同形式的馈电喇叭。在各种形式的馈源喇叭中，圆锥波纹喇叭和光壁双模喇叭比较常用。圆锥波纹喇叭具有优良的电气性能，高斯波束耦合度高、方向图对称良好、交叉极化低，常用作波束波导系统的馈源喇叭。但圆锥波纹喇叭的功率容量小，该系统主要用于大功率的波束的传输，所以圆锥波纹喇叭无法使用。本文采用功率容量高的光壁双模喇叭作为初级高斯波束馈源。仿真结果表明高斯波束耦合度较好、插入损耗约为0.05dB。

2 馈源喇叭的设计与分析

W波段馈源喇叭由矩形波导、矩圆过渡、圆形波导、喇叭接圆波导、喇叭口面等结构组成。图1（a）为光壁双模喇叭的结构示意图，其中高斯波束束腰距喇叭口面距离为Z=25mm，高斯波束束腰宽度为W0=4.2mm。

馈源喇叭实际加工中，增加了法兰设计（见图1（b））。该法兰具有8个定位孔，与支架配合可调整成水平极化、垂直极化以及正负45°极化。

3 馈源喇叭仿真结果及结果分析

图2为光壁双模喇叭的近场特性仿真图，结果表明喇叭口面电场耦合度高、对称性好、功率容量高。馈源喇叭的驻波比在93.05-95.05GHz的带宽范围内，反射系数低于-20dB（见图3）。也就是说有1%的能量反射回来，对应插入损耗约为0.05dB。

4 结语

本文设计了一种可用于W波段波束波导馈电网络的光壁双模馈源喇叭，仿真结果表明该馈源喇叭具有功率容量高、高斯波束耦合度高等优点，可广泛应用于W波段波束波导馈电网络中。

参考文献

[1]陈谦，方正新，陈明，艾加秋.實现收发分离的W波段波束波导馈电网络[C].2015年全国微波毫米波会议论文集，2015.

[2]苏丽，安进朝，路宏敏，牟蔚.应用高斯波束理论设计波束波导天线[J].无线电通讯技术，2008（34）.

作者简介

郭静超（1985-），男，河南省修武县人。博士学位。现为中国电子科技集团公司第三十八研究所工程师，主要从事雷达系统设计及应用技术研究。

作者单位

中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230088