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基于基片集成波导技术的超宽带陷波天线的研究与设计

发布时间:2018-10-07 21:06
【摘要】:超宽带天线是指工作频段在3.1-10.6GHz之间,绝对带宽大于500MHz,相对带宽大于20%的天线。自超宽带技术由军用技术开放为民用技术以来,在短距离无线通信系统和微波成像技术上得到了广泛的应用。本文主要对应用于微波成像技术的超宽带天线进行研究。高方向性、高增益和低损耗是应用于微波成像技术的天线最重要的设计指标,本文提出的基于基片集成波导技术的超宽带天线具有低剖面、低损耗、高方向性、高增益和易与其它平面电路及系统集成等优点。论文首先介绍了基片集成波导的实现方法和设计规则,并对基片集成波导的传输特性和散射特性进行了研究与分析。之后对基片集成波导与微带转换结构和基片集成波导与接地共面波导转换结构进行了研究与设计。基结合基片集成波导低损耗的特性和波导渐变缝隙天线高方向性的特点,对应用于微波成像技术的超宽带天线进行了设计。天线的工作频段为4.04-10.64GHz,相对带宽为90%,E面和H面方向图在全频段一致性良好,具有很强的方向性。在此基础上,采用加载开口环形谐振器作为寄生单元的方法实现了 WLAN(5.725-5.825GHz)频段的陷波。最后提出了一种基于基片集成波导技术的天线阻抗匹配方法。并结合微波传输线理论,提出了匹配结构的等效模型及分析设计方法,加载匹配结构之后较未加载之前阻抗带宽提高了 15.3%。
[Abstract]:Ultra-wideband (UWB) antenna is an antenna with an absolute bandwidth of more than 500MHz and a relative bandwidth of more than 20% between 3.1-10.6GHz. Since UWB technology was opened from military technology to civilian technology, it has been widely used in short-range wireless communication systems and microwave imaging technology. In this paper, the UWB antenna used in microwave imaging technology is studied. High directivity, high gain and low loss are the most important targets of antenna design for microwave imaging. The UWB antenna based on substrate integrated waveguide technology has low profile, low loss and high directivity. High gain and easy to integrate with other planar circuits and systems. Firstly, the realization method and design rules of the substrate integrated waveguide are introduced, and the transmission and scattering characteristics of the substrate integrated waveguide are studied and analyzed. Then, the conversion structure of substrate integrated waveguide and microstrip and the conversion structure of substrate integrated waveguide and grounded coplanar waveguide are studied and designed. Based on the characteristics of the substrate integrated waveguide with low loss and the high directivity of the waveguide slot antenna, the ultra-wideband antenna used in microwave imaging is designed. The working frequency range of the antenna is 4.04-10.64 GHz, and the relative bandwidth is 90 GHz. The pattern of E plane and H plane is consistent in the whole frequency band and has strong directivity. On this basis, the notch in WLAN (5.725-5.825GHz) band is realized by loading an open ring resonator as a parasitic element. Finally, an antenna impedance matching method based on substrate integrated waveguide technology is proposed. Combined with microwave transmission line theory, the equivalent model and analytical design method of matching structure are proposed. The impedance bandwidth of matching structure is increased by 15.3than that before loading.
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN822.8

【参考文献】

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本文编号:2255668

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