基于基片集成波导馈电的宽带Vivaldi天线研究

发布时间：2017-08-02 05:11

  本文关键词：基于基片集成波导馈电的宽带Vivaldi天线研究

  更多相关文章： SIW 馈电巴伦 Vivaldi天线 梯形渐变线

【摘要】：军事领域、定位系统,乃至民用通信方面,当代微波天线领域对频带宽度的要求越来越高。Vivaldi天线是一种应用日益广泛的行波天线,它的渐变型喇叭口辐射结构使其在理论上具有无限宽的工作带宽,这对于现代无线电通信、定位技术、军用雷达技术等多个方面都有着非常重要的作用。可以为Vivaldi天线馈电的结构有很多,最常见的微带槽线巴伦在较宽的频带内具有良好的传输及阻抗匹配特性,但是随着频率的升高,微带槽线巴伦的结构特点导致了巴伦本身消耗的能量越来越大,天线获得的能量逐渐减少,因而天线在高频段的增益下降。矩形波导具有功率容量大、衰减小的特点,是射频微波中使用频率较高的器件之一。但是在平面集成电路广泛应用的今天,矩形波导却因为其非平面化结构存在一定的应用盲区。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)正是为了克服这种不足,而被提出的一种毫米型慢波器件。它和传统矩形波导(Rectangular Waveguide,RG)有极其相似的特性,都包括品质因数高和功率容量大等优势。除此之外SIW还具有重量较轻、体积小、设计简单、成本低廉、易于集成等优点,有着广阔的应用前景。正是因为上述特点,本文以SIW为基础,设计了一种新型馈电巴伦,旨在改善Vivaldi天线高频增益。本文在前人的研究基础之上,做的工作如下:首先利用基片集成波导技术设计并仿真了一个低损耗、具有良好传输特性和带内匹配特性的SIW-微带馈电巴伦,针对微带与SIW过渡部分的梯形渐变线进行重点设计,其工作频带为6GHz-10GHz;并将之与工作频段相同的传统微带-槽线馈电巴伦的性能进行对比,分析其各个重要参数对巴伦驻波比、传输常数和反射常数的影响。其次分别为两种馈电巴伦设计加载与其结构形式相匹配的Vivaldi天线;其中基片集成波导-微带馈电巴伦后加载对踵Vivaldi天线(Antipodal Vivaldi Antenna,AVA),微带-槽线馈电巴伦后加载传统的Vivaldi天线(Vivaldi Antenna)。利用软件仿真后对两种天线结构的性能参数对比分析,得出SIW-微带巴伦在对Vivaldi天线馈电时,相较于传统微带-槽线巴伦,在高频频段能够明显的提高天线增益,并保持其他指标依旧良好。在SIW-微带巴伦馈电的Vivaldi天线性化优化方面,分析了Vivaldi结构参数对天线的影响。最后对本文设计的SIW-微带馈电巴伦及其加载对踵Vivaldi天线这两个模型加工实物并测试S参数。
【关键词】：SIW 馈电巴伦 Vivaldi天线 梯形渐变线
【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】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题的来源及研究意义15-16
• 1.2 Vivaldi天线特点简介16
• 1.3 基片集成波导技术简介16-17
• 1.4 馈电巴伦介绍17-19
• 1.5 本文的主要工作和内容安排19-21
• 第二章 宽带Vivaldi天线21-37
• 2.1 Vivaldi天线的研究21-28
• 2.1.1 Vivaldi天线的研究背景21-22
• 2.1.2 Vivaldi天线的相关理论22-25
• 2.1.3 Vivaldi天线的发展25-28
• 2.2 超宽带技术28-30
• 2.3 超宽带天线介绍30-32
• 2.3.1 超宽带天线的发展史30-31
• 2.3.2 常见的超宽带天线特点分析31-32
• 2.4 超宽带巴伦32-37
• 第三章 基片集成波导结构37-47
• 3.1 基片集成波导介绍37
• 3.2 SIW结构分析37-41
• 3.2.1 SIW的传输模式38
• 3.2.2 金属过孔及其等效电路38-39
• 3.2.3 SIW与矩形波导等效39-41
• 3.3 SIW结构参数41-47
• 3.3.1 SIW的参数41-42
• 3.3.2 SIW腔体结构若干参数42-47
• 第四章 SIW-微带馈电巴伦设计47-69
• 4.1 基片集成波导-微带线馈电巴伦47-60
• 4.1.1 矩形波导简介47-48
• 4.1.2 SIW与矩形波导的转换48-49
• 4.1.3 一种基片集成波导的设计及仿真49-51
• 4.1.4 基片集成波导与微带线间梯形渐变线理论分析51-56
• 4.1.5 一种SIW-微带馈电巴伦的设计仿真56-60
• 4.2 微带槽线馈电巴伦60-65
• 4.2.1 微带线结构简介60-63
• 4.2.2 槽线结构介绍63
• 4.2.3 微带-槽线馈电巴伦的设计及仿真63-65
• 4.3 两种馈电巴伦的性能比较65-66
• 4.4 SIW-微带馈电巴伦实测66-69
• 第五章 基于SIW-微带馈电巴伦的Vivaldi天线设计69-81
• 5.1 基于基片集成波导-微带馈电巴伦的Vivaldi天线设计69-75
• 5.2 基于传统微带-馈电巴伦的Vivaldi天线设计75-77
• 5.3 两种馈电巴伦下天线特性对比分析77-78
• 5.4 基于SIW-微带巴伦馈电的Vivaldi天线实测78-79
• 5.5 小结79-81
• 第六章 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 作者简介89-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：607747