五频共用宽带微波辐射计天线设计与优化

"五频共用宽带微波辐射计天线喇叭设计，涉及海洋卫星微波辐射计在616GHz至37GHz频段的天线设计，使用环加载波纹喇叭解决宽频段、高次模控制、驻波匹配及方向图等化问题，实现了全频段交叉极化电平低于-25dB，驻波比低于1.12，主波束效率超过90%。" 本文主要讨论的是五频共用的宽带微波辐射计天线喇叭设计，这是一种用于气象卫星观测的技术，尤其是针对海洋和大气垂直温度探测。微波辐射计天线是这类卫星的重要组成部分，它接收正交线极化的微波信号，要求在不同的工作频段内保持稳定的波束宽度。 在设计中，面临的主要挑战是频率跨度大（616GHz到37GHz），需要一个共同的反射面和喇叭来覆盖所有频段，这会引发高次模的激发和控制、宽带反射匹配以及方向图的均匀化等问题。为了解决这些技术难点，设计人员采用了环加载波纹喇叭方案。环加载波纹喇叭的优势在于其频率特性的周期性，可以通过调整波纹槽参数来优化不同工作频段的性能。 设计过程中，首先考虑了直齿波纹喇叭，但其带宽比（1/15）无法满足所需的6/1带宽比。因此，环加载波纹喇叭被引入，其可以实现更宽的频率响应。文章引用了文献中的理论，即波纹结构的壁导纳必须满足一定的条件，以确保在不同频率下正确工作。通过设定第n阶平衡混合频率，可以计算出满足条件的频率关系。 实际设计中，通过仿真分析，优化了环加载波纹喇叭的相关参数，成功地在所有工作频段内达到了良好的性能。最终，研制的天线在全频段的交叉极化电平低于-25dB，驻波比小于1.12，主波束效率不低于90%，这些指标均达到了预期的设计目标，显示了环加载波纹喇叭设计的有效性和实用性。 总结来说，"五频共用宽带微波辐射计天线喇叭设计"是一种创新的技术解决方案，它解决了宽带微波辐射计天线在宽频域内的高效、稳定工作问题，为气象卫星提供了高性能的观测工具，对于提高气象预报的准确性具有重要意义。