LTCC K波段天线及收发组件技术研究

发布时间：2017-07-05 03:18

  本文关键词：LTCC K波段天线及收发组件技术研究

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【摘要】：现代雷达通信对于高速扫描、可同时探测多种目标、抗干扰性能好、反应迅速的相控阵的需要正不断增加,具有高可靠性、响应迅速、工作方式多样化的有源相控阵可以满足这种要求。本文主要讨论有源相控阵前端技术,它包括T/R组件技术和阵列天线技术。其中阵列天线由许多辐射单元排阵所构成,每个单元天线的幅度和相位可以单独控制,与单元天线相对应的T/R组件,负责微波信号的衰减、移相、放大功能。TR组件和天线阵列作为一个整体而言,将他们集成在一起,实现小型化具有非常重要的价值,并且可以降低成本。本文采用了LTCC技术(Low Temperature Co-fired Ceramic),作为实现TR组件和天线阵列的一体化小型化的重要方式。本文采用LTCC技术实现了8路TR组件的研制,实现了TR组件的小型化。完成了整个系统的方案制定,芯片选取,方案论证及加工实现和测试。对于有源相控阵前端的8路TR组件而言,如何控制各路的信号衰减量和移相量,进而控制天线阵列波束的指向,是很重要的。本文通过对单片机进行编程,实现单片机与电脑和TR组件的通信,实现在电脑软件上输入指令和数据,通过单片机对TR组件中的微波信号的移相量和衰减量进行控制,实现天线阵列的波束扫描,并切换收发工作状态。本文设计了一种新型的基于SIW技术(Substrate integrated waveguide)的H面喇叭天线,并且采用LTCC技术进行实现,为TR组件和天线阵列的一体化小型化提供了可能。SIW技术使得H面喇叭天线能够在平面结构里实现。然而,当LTCC基片厚度远小于波长的时候,喇叭天线的反射系数,波瓣前后比和增益性能将会变得很差。通过在喇叭开口前方加一个过渡结构,可以改善天线的反射系数,波瓣前后比,再通过介质加载技术,将喇叭口前方的介质基片做成椭圆形,以改善喇叭口的相位分布,来提高天线的增益。单元天线的相对带宽提高到了15%,增益由5dBi提高到了7dBi。最后实现了天线的组阵,采用泰勒加权分布的算法,改善了天线的副瓣电平,通过改变阵元的相位,实现了波束的控制,在±30°范围内扫描,并且副瓣电平均小于-20dB。
【关键词】：T/R组件 LTCC技术 一体化小型化 SIW H面喇叭天线
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题技术背景及研究意义10-11
• 1.2 相控阵技术国内外发展动态11-15
• 1.2.1 国外发展动态11-14
• 1.2.2 国内发展动态14-15
• 1.3 本文的主要工作和章节安排15-16
• 第二章 天线阵列的基本原理16-27
• 2.1 均匀直线式天线阵列的基本原理16-19
• 2.2 直线式天线阵的阵因子算法19-20
• 2.3 天线阵列的基本参数20-26
• 2.3.1 方向图21-23
• 2.3.2 波瓣宽度23-24
• 2.3.3 栅瓣24-25
• 2.3.4 副瓣电平25
• 2.3.5 天线的频带宽度25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 K波段收发组件技术研究27-55
• 3.1 收发组件系统方案制定27-42
• 3.1.1 发射通道方案制定28-31
• 3.1.2 接收通道方案制定31-33
• 3.1.3 控制部分方案制定33-42
• 3.2 收发组件的加工实现42-46
• 3.3 收发组件的测试和分析46-50
• 3.3.1 发射通道测试方案及测试结果46-48
• 3.3.2 发射通道测试结果分析48-49
• 3.3.3 接收通道测试方案及测试结果49-50
• 3.3.4 接收通道测试结果分析50
• 3.4 RT5880基片与LTCC基板的模块互联的研究50-55
• 第四章 单元天线和天线阵列的设计55-79
• 4.1 单元天线的设计及测试55-64
• 4.1.1 SIWH面喇叭天线的设计55-62
• 4.1.2 单元天线的加工和测试62-64
• 4.2 天线阵列的设计64-77
• 4.2.1 阵因子的设计64-66
• 4.2.2 SIW H面喇叭天线阵列的设计66-76
• 4.2.3 天线阵列的加工实现76-77
• 4.3 本章小结77-79
• 第五章 结论79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 攻硕期间取得的研究成果87-88

【参考文献】

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1 张兵;基于介质加载SIW的H面喇叭天线及其阵列研究[D];南京理工大学;2009年

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本文编号：520361