● 摘要
本文对毫米波被动成像系统的天线单元、接收机前端的所需的波导器件进行了设计与实现。在毫米波段，普通金属波导的应用受到很大限制，这是因为波导的尺寸必须缩小，并且因趋肤深度减小而使波导损耗增加、功率容量下降，成本也大为提高，因此开展低损耗、低成本、成品率高的毫米波波导器件研究意义重大。研究的主要内容包括改进型毫米波Potter天线、Ka波段低损耗高带外抑制滤波器、K波段直插式波导同轴转换。
首先介绍了波导传输原理，分析波导的损耗机理，重点分析了表面粗糙度对馈线系统电性能以及传输功率损耗的影响，并且研究了了损耗模型的建立，针对造成损耗的主要因素装配误差以及内表面粗糙度提出了要求。
然后分别完成了相关波导器件的设计与实现。研究了滤波器的设计理论，并且通过HFSS实现了Ka波段的波导滤波器的模拟仿真，解决了由于加工中产生的倒角导致频率产生偏移的问题，实现了滤波器的加工及测量，最后针对装配方式对滤波器造成的损耗进行了分析；研究了Potter喇叭天线的设计理论并根据具体设计指标，对传统Potter喇叭天线进行了优化改进，提出一种新型的抛物面型Potter喇叭天线。通过HFSS对Potter喇叭天线以及配套的矩圆波导转换进行仿真优化之后，实现了Potter喇叭的加工及测量；在分析研究了波导同轴转换的设计原理基础上，提出了背馈式、直插式两种波导同轴转换的实现方案，并分别进行了在U波段、K波段的仿真分析。最后根据设计原理完成了K波段波导同轴转换的模拟仿真设计，并完成了加工测量。通过测量结果与仿真的比较，上述各波导器件性能基本满足设计指标的要求。