平板波导连续横向枝节天线及其平面化的研究

发布时间：2017-08-14 08:33

  本文关键词：平板波导连续横向枝节天线及其平面化的研究

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【摘要】：近年来,卫星通信技术蓬勃发展,对应用于卫星通信的天线提出了更高的要求,尤其是在移动中的通信系统(动中通系统)中,天线的性能对整个通信系统的影响至关重要。传统的动中通天线有着一些难以克服的缺陷:抛物面天线,虽然增益稳定扫描效果好,但是体积大,剖面高,波束扫描速度较慢,对机械转台的要求高。介质透镜天线,可实现多频带通信,但是结构复杂,难组阵,高频时性能恶化严重。相控阵天线,扫描速率快,体积小,但是组件较多,成本高,大角度扫描时性能恶化严重,增益难做高。本文中,作者首先设计了Ka频段平板波导连续横向枝节天线,具有低剖面、高角度扫描、高增益等优势,并且结构相对简单,克服了一些传统动中通天线的缺点。天线分为辐射口面、馈电网络、圆极化器三个部分,辐射口面为44个连续横向枝节单元组成的阵列;馈电网络为1-32波导树状功分器组成的TEM波激励器;圆极化器是蜿蜒的金属栅格所构成。用HFSS全波仿真软件对天线的各部件及整体进行了仿真验证,并加工测试,结果显示天线性能良好,达到预期效果。随后,作者将连续横向枝节天线设计在印刷电路板上,并应用到更高的频率W频段上,实现了天线的平面化以及双极化。平面化的连续横向枝节天线兼容标准印刷电路板工艺,这种工艺加工精度高,加工技术成熟,使得天线的实现更加简单,成本也更低。由于应用频率过高,基片的介电常数等对天线性能影响较大,而基片厂商并没有提供如此高频率下基片的准确电磁特性,因此,在设计天线之前,作者设计了基片集成波导多谐振腔法,对所用板材的电磁特性进行的重新测量。多谐振腔法是一种宽带谐振法,可以准确的测量出所用基片的介电常数和损耗角正切值。运用此方法对基片的介电常数和损耗角正切值进行测量,测量结果显示了该方法的有效性。将测量后基片的参数带入HFSS全波仿真软件,对平面化的连续横向枝节天线各部件以及整体进行仿真优化,并加工测试,结果显示天线性能稳定,达到预期效果。
【关键词】：卫星通信 动中通技术 连续横向枝节天线 功分器 基片集成波导多谐振腔法 双极化
【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】：TN828.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外发展动态11-12
• 1.3 本文的主要工作和内容安排12-13
• 第二章 Ka频段连续横向枝节天线的设计13-35
• 2.1 概述13
• 2.2 天线的基本结构13-14
• 2.3 天线辐射口面的设计14-17
• 2.3.1 单枝节辐射单元与多枝节辐射单元14-15
• 2.3.2 天线阵列的布局15-17
• 2.4 天线馈电网络的设计17-22
• 2.4.1 波导TEM波激励器的设计17-19
• 2.4.2 Ka频段TEM波激励器的仿真19-21
• 2.4.3 馈电布局21-22
• 2.5 Ka频段圆极化器的设计22-27
• 2.5.1 蜿蜒线圆极化器的工作原理23-24
• 2.5.2 Ka频段蜿蜒线圆极化器的仿真24-27
• 2.6 连续横向枝节天线的扫描27-28
• 2.7 Ka频段连续横向枝节天线的整体仿真与测试结果28-33
• 2.7.1 天线整体仿真模型28-29
• 2.7.2 天线的仿真结果与测试结果29-33
• 2.7.3 实验误差的分析33
• 2.8 本章小结33-35
• 第三章W频段平面连续横向枝节天线的设计35-60
• 3.1 概述35
• 3.2 W频段基片集成波导多谐振腔法测量基片的特性35-49
• 3.2.1 基片集成波导技术35-36
• 3.2.2 基片集成波导多谐振腔法36-37
• 3.2.3 基片介电常数的测量37-39
• 3.2.4 基片损耗角正切的测量39-40
• 3.2.5 介电常数和损耗角正切值测量结果40-47
• 3.2.6 测量的不确定性分析47-49
• 3.3 平面连续横向枝节天线的基本结构49-50
• 3.4 W频段双极化平面连续横向枝节天线辐射口面的设计50
• 3.5 W频段双极化平面连续横向枝节天线馈电网络的设计50-55
• 3.5.1 基片集成波导TEM波激励器的设计50-52
• 3.5.2 波导到基片集成波导功分器的过渡52-53
• 3.5.3 馈电网络到辐射口面耦合缝隙的设计53-55
• 3.6 天线双极化的实现55
• 3.7 天线仿真及测试结果55-58
• 3.8 本章小结58-60
• 第四章 结论60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士期间取得的研究成果67-68

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 樊芳芳;超宽带天线与相控阵天线系统研究[D];西安电子科技大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 江彪;平板波导CTS天线的设计[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：671731