毫米波阵列天线的研究与设计

发布时间：2020-06-28 10:18

【摘要】：随着社会发展,无线技术的应用场景越来越复杂,要求也越来越高。微波频段的频谱资源日渐枯竭,毫米波频段因为具有大信息容量,相对于红外、激光其可传播距离较长,而且具有非电离性,对人体影响较小等特点,可应用于多种场景,逐渐成为了人们研究的热点。本文针对毫米波频段的天线展开研究,完成了三款应用于不同场景的毫米波天线设计。本文的主要工作如下:1、设计了一款工作在24~24.3GHz频段的8×10微带阵列天线。首先采用切比雪夫综合算法,分别得到俯仰面和方位面内的电流幅度分布。然后,对于俯仰面内的一维阵列,采用锥形微带渐变线与普通微带线组合的方式设计微带串馈线,以减少因为传输线阻抗变换产生的反射。在俯仰面的一维阵两侧引入隔离带结构,以防止表面波辐射,减少耦合,降低方位面的设计难度。在方位面内,采用传统的四分之一波长阻抗变换器实现串馈线的设计。所设计天线在24~24.3GHz工作频段内,俯仰面半功率波瓣宽度均为13°左右,方位面半功率波瓣宽度均为14°左右,增益高于20d B,俯仰面副瓣电平低于-20d B,方位面副瓣电平低于-28d B,|S11|在-10d B以下。该天线具有高增益,低副瓣,窄波束的特点,可用于汽车防撞雷达。2、设计了一款工作于27.5~28.35GHz频段的全向圆极化微带阵列天线。首先设计了一种带有寄生贴片的双层堆叠贴片天线单元,由于寄生贴片拓宽了轴比带宽,因此其具有宽带圆极化特性。然后由该单元顺序旋转组成微带天线阵列,并采用锥形渐变线设计了一分四的功分网络,实现对该微带天线阵列的等幅同相馈电。该阵列不仅具有类似于单极子天线的全向方向图形状,而且具有良好的右旋圆极化特性。在27.5~28.35GHz工作频段内,|S11|低于-10d B,轴比低于3d B,增益达到4.7d B,且增益的频率稳定性好。该天线尺寸仅为,且考虑到了实际地板的影响,易于集成,适用于未来5G便携终端设备的D2D通信。2?22?28.4mm?8.4mm?1.3mm3、设计了一款可用于计算成像的频率分集谐振腔天线。该天线由PCB谐振腔和蚀刻于谐振腔表面的10个非谐振辐射圆孔组成,当两个该天线正交放置构成一组收发系统时,发射孔与接收孔组成Mills-Cross分布,可实现最小冗余采样。该天线在17.5~26.5GHz频率范围内,绝大部分频点的|S11|都小于-10d B,且辐射效率保持在0.35与0.55之间。观察谐振腔的场分布,发现每隔约0.2GHz,谐振腔就可产生明显不同的谐振模式,显示了良好的频率分集特性,满足了计算成像系统的要求。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN820
【图文】：

汽车防撞雷达,天线

图1.1 24GHz 汽车防撞雷达天线5G 毫米波天线的研究现状信的研究很早就已经开始，但是因为毫米波的一些固有缺大气层内的通信一直不被人们所关注。直到最近，随着信无线电频谱已经不能满足越发高速增长的信息需求，而毫米特性，因此其在大气层内的应用开始引起人们的研究。，大量的小数据业务需求不断增加，与日渐匮乏的无线资来，随着电子书阅读器，智能手表，智能机器人等新数据步加剧了频谱资源短缺的窘境。而 5G 时代是物联网时代此，有足够的频谱资源来支持这些服务变得至关重要。毫特性，为在短距离内提供数千兆位数据速率铺平了道路，表明，毫米波在利用功率友好的微小区或微微小区基站，6 年 7 月，FCC 将 5G 应用频段指定为 27.5~28.35GHz[4]，离 5G 毫米波通信的基本需求进行了几项初步研究[5]-[7]，

谐振腔,天线,文献,材料

文献[36]中的谐振腔天线

【参考文献】