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天线增益是衡量一个天线系统的主要指标,增益越高抗干扰能力越强,通信距离也越远,因此,高增益天线被广泛应用在现代雷达、移动通信和卫星通信等诸多领域。天线的口径效率和辐射效率是影响天线增益的重要因素,因此,本文针对龙伯透镜天线的口径效率和磁性短波天线的辐射效率问题进行了详细的研究和分析。1、分别研究了透镜介电常数分布和馈源辐射方向图对龙伯透镜天线增益的影响。(1)基于变换光学原理以及广义龙伯透镜的聚焦特性,提出了一种具有高增益低剖面的平面广义龙伯透镜天线的设计方案。仿真结果表明:采用该方法设计的平面广义龙伯透镜天线不仅增益(18.4dB)比平面传统龙伯透镜天线增益(17.8dB)高0.6dB,而且剖面比平面传统龙伯透镜天线剖面低15%。(2)基于几何光学和口径天线理论,详细分析了馈源辐射方向图对龙伯透镜天线增益的影响,并从理论上计算出了使传统龙伯透镜天线增益最高时所需馈源的最佳辐射方向图公式。结果表明:传统龙伯透镜天线增益随着馈源半功率波束宽度的增加先增大后减小,与天线类型无关;且对于一个真实的馈源天线,当其半功率波束宽度在68°附近时,其对应的龙伯透镜天线增益最高。设计加工了几款不同类型的馈源天线和龙伯透镜样机,最终测量结果与理论分析和仿真结果均吻合得非常好。2、研究了如何提高磁性电小短波天线的辐射效率问题。为了保证电磁波在传统的多匝螺旋线圈天线上的行波传输,螺旋线圈长度往往大于其工作波长,这会使得其在空间产生的场相互抵消导致天线辐射效率降低。针对该问题,提出了一种交替反绕的多匝线圈结构,该结构可以克服空间场的相互抵消问题。最后设计了一款由六组交替铁氧体螺旋环组成的天线,相邻两组铁氧体螺旋环采用相反的绕线方法,从而使得各组铁氧体螺旋环在空间产生的场相互叠加。仿真结果表明:采用该方法设计的电小短波天线辐射效率远远高于未采用这种绕线方法的电小短波天线辐射效率。