基片集成波导天线及天线阵列的研究

发布时间：2020-03-25 05:12

【摘要】：天线是现代无线通讯系统中的重要组成部分之一,在实际应用中正朝着小型化,宽带化和集成度高的特点迅猛发展。基片集成波导(Substrate integrated waveguide,SIW)天线是一种新型天线,具有体积小、重量轻、电路成本低、Q值高、损耗低、易于与平面电路集成的特点。由于基片集成波导结构与金属波导结构相似,因此它还拥有类似于传统金属波导天线的高性能、高功率、高热稳定性及结构稳定等优点。毫米波频率较高,信息存储量较大,但是由于其在空气中的传播损耗较大,因此研究高增益的毫米波天线显得尤为重要。论文主要目标是研究具有高增益、宽带宽、稳定方向图、高效益以及易于集成等优点的天线阵列。常见的高增益背腔天线具有增益高、高效率以及稳定方向图的优点,但由于其体积较大很少应用到天线阵列中。针对这一问题论文提出基片集成波导背腔天线,这种天线不仅具有背腔天线的优点,并且同时还具有尺寸小以及易于集成的优点。论文设计了基片集成波导背腔微带贴片天线并用HFSS仿真,得到该天线工作频率在55.9GHz-58.4GHz,以及天线谐振频率为56.6GHz,S_(11)=-33.92dB,增益为8.0273dBi。并且仿真得到该天线效益较高,能够达到90.5%以上。为天线阵列的设计做好了准备。论文在基片集成波导背腔微带贴片天线的基础上设计1?4天线阵列。该阵列采用直线排阵方式以及采用一分四功分器馈电方式。通过渐变过渡的方式减小由于共面波导的地以及微带的地不在同一个平面上造成的寄生电容,成功将天线共面波导馈电转换成微带馈电。论文采用将相邻阵元的背腔壁合并的方式以减少天线阵列的尺寸,实现天线小型化,同时相比背腔合并前的天线阵列,该天线阵列的性能没有降低。通过HFSS仿真得到该天线阵列的最大增益为19.7dB,相对单个独立天线有效提高了天线的增益。由于现在毫米波测试系统大多支持的是矩形波导接口,所以论文采用鳍线过渡的方法将微带转换成波导,方便天线测试。
【图文】：

第一章 绪论umin Yun 等人设计研究出了一项能够有效提高背腔缝图 1-4 所示，该背腔缝隙天线通过缩短背腔上的缝隙两频率产生额外的共振，并且通过改变缝隙的位置来确最后合理安排通孔提高带宽。该新型天线同样具有传统高增益的特性，同时增加通孔这个技术对于提高有限用。

umin Yun 等人设计研究出了一项能够有效提高背腔图 1-4 所示，，该背腔缝隙天线通过缩短背腔上的缝隙频率产生额外的共振，并且通过改变缝隙的位置来确后合理安排通孔提高带宽。该新型天线同样具有传高增益的特性，同时增加通孔这个技术对于提高有限用。图 1-1 背腔微带贴片天线阵列[11]
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN820

【参考文献】

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1 郑慕昭;赵交成;李斌;;基于SIW的多波束波导缝隙阵列天线设计[J];火控雷达技术;2010年03期

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1 张玉林;基片集成波导传播特性及滤波器的理论与实验研究[D];东南大学;2005年

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1 张士桥;基于基片集成波导结构的高增益天线的设计与研究[D];北京交通大学;2017年

2 田博;基于LCP多层半模基片集成波导漏波缝隙天线阵列的仿真设计[D];南京航空航天大学;2012年

本文编号：2599454