基于基片集成波导的圆极化天线研制

发布时间：2017-10-24 16:02

  本文关键词：基于基片集成波导的圆极化天线研制

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【摘要】：基片集成波导(Substrate Integrated Waveguides,SIW)是近年来提出的一种可以用PCB,LTCC等工艺制造的类似于矩形金属波导的新型平面导波结构。SIW既继承了矩形波导器件的高Q值、大功率容量、低插入损耗等诸多优点,同时又弥补矩形波导的立体结构导致的不易与其他微波器件集成和体积大等缺点。SIW结构制作简单,质量轻、成本低、可批量生产。它非常适合用于微波和毫米波的集成电路及天线的设计和大规模生产。由于可以消除极化失配和多径效应,圆极化(CP)天线被广泛用于无线通信。因此如何利用基片集成波导技术实现圆极化天线便成为热门的研究方向之一。作者针对如何利用基片集成波导技术实现圆极化天线,阅读了国内外相关文献,了解相关原理和方法,设计出了三款基于SIW的圆极化天线,作者的工作和成果可概括为:1.设计了一种基于八分之一模的基片集成波导(EMSIW)的圆极化天线;由于SIW天线在低频工作时,其尺寸比较大,为了减小天线的尺寸,首先设计了一个基于EMSIW的线极化单元天线,然后采用具有顺序旋转技术(SRT)的馈电方法通过该馈电网络对EMSIW单元天线以幅度相等且相移为90o进行馈电,从而实现了天线圆极化辐射。该天线实测的10-dB的回波损耗和3-dB轴比带宽在中心频率5.2GHz处为10.96%(4.96GHz-5.53GHz)和21.53%(4.49GHz-5.61GHz),该天线可运用于无线局域网(5.2GHz)。2.设计了一种基于四分之一模的基板集成圆柱形腔(SIWCC)的子阵列的宽带圆极化平板天线。由于SIW天线具有高Q值,导致它带宽窄的缺点。该天线采用了SRT的方法实现了宽带圆极化;该天线由两层组成:QMSICC子阵列和由三个威尔金森功率分配器的馈电网络。该天线实测的10-dB的回波损耗和3-dB轴比带宽在中心频率5.2GHz是40%和25.5%。该天线可运用于无线局域网(5.2GHz)。3.设计了一种基于SIW的带宽增强型的圆极化天线。该天线同时采用了SIW的杂交模式和挖除槽下的介质基片这两种方法来增大天线的带宽,使得天线能够在5.15-5.825GHz这个频带使用;另外,在5.8GHz处,该天线采用给方形槽倒圆角的方法引入微扰,同时激励腔体中TE120和TE210两个正交模式辐射产生圆极化电磁波。仿真结果表明:该天线在中心频率5.5GHz的相对带宽达17.63%。该天线在中心频率5.8GHz的轴比带宽为1.55%。该天线可应用于WLAN(5.2-5.8GHz)。
【关键词】：基片集成波导 圆极化天线 宽带天线 功率分配器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN821.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究工作背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.3 论文主要贡献与创新点和结构安排15-17
• 1.3.1 本文主要贡献与创新点15
• 1.3.2 论文结构安排15-17
• 第二章 基片集成波导圆极化天线设计理论17-31
• 2.1 SIW设计原理17-20
• 2.1.1 SIW基本结构及等效原理17-19
• 2.1.2 传输特性参数19-20
• 2.2 SIW天线的辐射原理20-26
• 2.2.1 SIW缝隙辐射原理20-23
• 2.2.2 HMSIW天线的辐射原理23-26
• 2.3 天线基本参数26-30
• 2.3.1 天线的带宽26
• 2.3.2 天线的辐射效率26
• 2.3.3 天线的方向图26-28
• 2.3.4 方向性和增益28
• 2.3.5 天线的圆极化28-30
• 2.4 小结30-31
• 第三章 基于EMSIW圆极化天线的设计31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 天线设计32-39
• 3.2.1 八分之一模的谐振天线32-33
• 3.2.2 馈电网络的设计33-35
• 3.2.3 天线结构35-37
• 3.2.4 测试结果37-39
• 3.3 总结39-40
• 第四章 SIW的宽带圆极化天线的设计40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 天线设计40-47
• 4.2.1 SICC and QMSICC Antenna40-42
• 4.2.2 天线结构42-45
• 4.2.3 天线仿真与实测结果45-47
• 4.3 小结47-48
• 第五章 带宽增强型的SIW圆极化天线48-57
• 5.1 引言48-50
• 5.2 天线设计结构设计50-54
• 5.3 天线的仿真结果54-55
• 5.4 小结55-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 6.1 本文工作总结57
• 6.2 前景与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 攻硕期间取得的研究成果65-66

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