集成基片间隙波导馈电5G毫米波缝隙耦合超表面天线研究

发布时间：2020-04-28 00:58

【摘要】：超表面结构以其独特的物理特性吸引了众多学者的目光。在关于超表面的各类研究中发现,不同结构超表面能改善微波器件不同方面的性能,因而超表面成为了一个研究热点。集成基片间隙波导是从间隙波导演变而来的新技术,能够传导准TEM波,克服了间隙波导复杂的加工流程、较大的体积和不稳定的空气层等特点,且通过引入介质间隙层有效减小了电尺寸,因而在毫米波频段具有较好的适用性。本文对上述两种新技术的现状进行了分析总结,对两种技术的特性进行了研究。考虑到超表面结构能够显著提高微波器件的性能,本文采用超表面结构进行天线的研究,同时考虑传统微带线结构在毫米波频段会产生过多的泄露,进而影响超表面结构对性能的提升,因而适用于毫米波频段的集成基片间隙波导成为理想的馈电结构。在上述考虑下,本文对两种技术的结合在毫米波频段的应用进行了研究,主要工作可分为四部分:第二章的重点在分析超表面结构和集成基片间隙波导结构的特性。本章首先对超表面的研究方法进行了总结,将其分为等效参数提取法、平面波法和表面波法,并分别介绍了三种方法的研究侧重和仿真模型。之后本章对集成基片间隙波导结构进行分析,概括了其演变过程和优势,相关结构的仿真放在了第三章。第二章的最后给出了微带线匹配计算方法和圆极化天线原理。第三章研究了一种高隔离度超表面结构。该结构通过在矩形贴片上开周期方形槽的方式实现了超表面特性。相关学者将此结构应用于MIMO天线中,但并未对其性质进行分析。本章在其基础上,对其演变过程进行了介绍,使用等效参数法等方法分析了其独特物理性质,并对其进行了仿真,结果与前述工作吻合。第四章结合两种新技术研究提出了一种集成基片间隙波导馈电缝隙耦合线极化天线。该天线使用集成基片间隙波导结构进行馈电,以使其更好地适用于毫米波频段,并通过在地面上开缝将能量耦合到超表面结构。本章对超表面结构进行了分析,给出了天线的仿真结果,并从谐振模式的角度分析了天线的工作原理。之后给出了部分参数分析和结构优化。第五章在第四章的基础上,对超表面结构进行变换,研究提出了一种集成基片间隙波导馈电缝隙耦合圆极化天线。本章对天线结构、圆极化原理、仿真结果进行了分析,并对其参数进行调节讨论,进行了加工测试,同时给出其与相似类型天线的比较,最后给出了此类型天线的设计流程。全文重点在于两种技术的结合,以超表面结构实现天线的高性能,以集成基片间隙波导减少传统微带线结构在毫米波的泄露,采用缝隙耦合方式设计了天线,展现了良好的性能。本文在一些方面的探讨不够完整,需要后续学者进一步研究。
【图文】：

图丨－２－３文献丨丨０］单极子天线逦图１－２－４文献丨１１］三频段车载天线逡逑Ｍｏｈａｍｍａｄ邋Ｓａｅｉｄ邋Ｇｈａｆｆａｒｉａｎ等［９］等设计了邋一种新型的单馈宽带单层圆极化缝逡逑隙天线，如图１－２－２所示。此款天线主体是一个旋转４５度的矩形缝隙和缝隙内的逡逑Ｌ型贴片，通过在Ｌ型贴片上加载互补开口谐振环，，能够得到高达９１％的３ｄＢ轴逡逑比带宽（２．４ＧＨｚ－６．４ＧＨｚ）和高达８９％的小于２的电压驻波比。逡逑Ｉ邋ｊ邋ｍ逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑逦逡逑ｒ邋－邋－－逦：广逡逑？？

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【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TN820

【参考文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 何谢勇;超宽带/多频带天线与高隔离度MIMO天线的研究[D];云南大学;2016年

本文编号：2642859