提高能量利用率的基片集成波导缝隙天线设计
发布时间：2021-03-29 05:31
波导缝隙天线具有体积小、增益高、机械强度高及激励电流分布易于控制等优点。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）是一种新型平面传输线,具有波导的特征,同时又可以在印刷电路板上实现。将波导缝隙天线与基片集成波导相结合而成的SIW缝隙天线集成了两者的优点,已成为天线领域研究的热点之一。然而,作为行波结构的SIW缝隙天线,在其终端通常需接匹配负载以减小反射波,因此只有一部分输入功率被缝隙辐射出去,很多能量被负载吸收,使得SIW缝隙天线的能量利用率较低。为了解决现有SIW缝隙天线能量利用率低的问题,本文主要围绕如何构造SIW缝隙天线的拓扑结构进而提高能量利用率展开研究,具体完成的工作包括以下几个方面:（1）设计了一款串/并联混合馈电的三路SIW缝隙天线。该天线为宽边横缝结构,缝隙间距远小于工作波长。在纵向尺寸不明显增加的情况下,通过在中间一路SIW缝隙天线的末端加载T型结和弯曲结构,实现了三路SIW缝隙天线的有效集成,以提高天线的能量利用率。此外,在天线后端的适当位置加垂直反射板,使其后向辐射与前向辐射合成为单一主波束,以提高天线的增益。测试结果表明...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２加载复合左右手结构的半模ＳＩＷ缝隙天线［１（）］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｈａｌｆ－ｍｏｄｅ?ＳＩＷ?ｓｌｏｔ?ａｎｔｅｎｎａ?ｗｉｔｈ?ＣＲＬＨ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１１０１??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???０?〇??＠？３０?－＾３０??－６０??°?？义??－ＩＳＯ＾＾－?ｉ?＾－＾１５０??１８０?１８０??图１．３复合左右手半模ＳＩＷ缝隙天线的Ｅ面方向性图ｌ｜ｕ】??Ｆｉｇ．?１．３?Ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＲＬＨ?ｈａｌｆ－ｍｏｄｅ?ＳＩＷ?ｓｌｏｔ?ａｎｔｅｎｎａ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｅ－ｐｌａｎｅ間??在ＳＩＷ上加载复合左右手结构得到了许多研究者的关注与研究［＂－１４］。文献［１１］在??ＳＩＷ宽边刻蚀Ｍｉｎｋｏｗｓｋｉ分形结构以实现全空域频扫；文献［１２］使用Ｔ型交指缝隙实现??了前向到后向的圆极化辐射；文献［１３］在ＳＩＷ宽边开不等长度的交指型横槽以降低副瓣：??文献［１４］通过加载双周期ＣＲＬＨ结构，扩展了左手区域范围，使得频扫范围在左手和右??手区域几乎相等，实现了连续后向前向波束扫描。??Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ｌｉｎｅ?Ｖｉａｓ?Ｓｌｏｔｓ?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ｌｉｎｅ??淨：麵??＊—?３０?—Ｔ?Ｈ??Ｕｎｉｔｓ：?ｍｍ??图１．４开周期性横槽的ＳＩＷ缝隙天线％??Ｆｉｇ．?１．４?ＳＩＷ?ｓｌｏｔ?ａｎｔｅｎｎａ?ｗｉｔｈ?ｐｅｒｉｏｄｉｃ?ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ?ｓｌｏｔｓｉ１５１??２０１２年，Ｊｕｈｕａ?Ｌｉｕ和Ｄａｖｉｄ?Ｒ．?Ｊａｃｋｓｏｎ等人提出在ＳＩＷ宽边开周期性横槽制成缝??隙天线［１５］，如图１．４所示。该天线工作ｇ?ＳＩＷ的ＴＥ１（）模式下，通过引入一组周期性的??横槽切断了顶部宽边的电流来产生能量泄漏。泄漏模式、适当的波导模式和表面波模式??都可以在这种结构上传播。当主瓣方
隙天线设计公式扩展适用于缝隙非均：勾分布情况，以提高天线效率，最后构造??了一个由缝隙的长度、偏移、间距和激励大小四个参量组成的误差函数，并采用遗传算??法和共轭梯度法相结合的优化方法使误差函数最小化，从而完成ＳＩＷ纵缝天线的优化??设计。所设计的ＳＩＷ纵缝天线在１０．０？１０．４ＧＨｚ频率范围内，副瓣电平小于－１７ｄＢ，回??波损耗大于２０ｄＢ。?＇??２〇１４年，Ｎｅｅｌｅｓｈ?．Ｇｕｐｔａ和Ｖ．?Ｄｉｎｅｓｈ?Ｋｕｍａｒ提出了一种缝隙宽度非均匀分布的的??ＳＩＷ缝隙天线［＇如图１．５所示。这些宽度不均匀的缝隙可用于减少副瓣电平和提高辐??射效率，同时也降低了反射损耗。所设计的ＳＩＷ缝隙天线在１０．４￣ｌｌ．７ＧＨｚ频率范围内??副瓣电平从均匀宽度的－１３ｄＢ减少到非均匀分布的－１５ｄＢ。??Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ｌｉｎｅ?ｎｔ／ｉＳｌｏｔ?Ｖｉａｓ??ｒ……４：．ｆ＂…‘，……主…九…一…＇??丨?…？“。？？丨??＜—３０—＋?２２０??＋—３０?—??Ｕｎｉｔｓ：?ｍｍ??图１．５非均匀缝隙ＳＩＷ天线［１７］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍ?ｓｌｏｔｔｅｄ?ＳＩＷ?ａｎｔｅｎｎａ［１７］??周期横槽形式的ｓｉｗ缝隙天线由于结构、设计方法和加工过程都相对简单，被许??多学者关注［１８％。文献［１８］提出采用具有蝴蝶构型的横槽以实现较低的主瓣方向和副瓣??电平。文献［１９］设计了横槽长度服从泰勒分布的ＳＩＷ缝隙天线以降低副瓣电平。文献［２０］??提出了能够利用－１次谐波进行后向辐射的周期横槽ＳＩＷ缝隙天线。文献［２１］提出了横槽??长度变化服从二项式分布的设计。文献［２２］提出在ＳＩＷ内
【参考文献】：
博士论文
[1]漏泄矩形波导与漏波天线辐射特性研究[D]. 霍兴瀛.北京交通大学 2018
[2]基片集成波导技术的研究[D]. 郝张成.东南大学 2006
[3]基片集成波导不连续性问题的研究[D]. 李皓.东南大学 2005
硕士论文
[1]基片集成波导漏波天线的研究[D]. 卢永超.南京邮电大学 2017
本文编号：3106997
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２加载复合左右手结构的半模ＳＩＷ缝隙天线［１（）］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｈａｌｆ－ｍｏｄｅ?ＳＩＷ?ｓｌｏｔ?ａｎｔｅｎｎａ?ｗｉｔｈ?ＣＲＬＨ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１１０１??
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隙天线设计公式扩展适用于缝隙非均：勾分布情况，以提高天线效率，最后构造??了一个由缝隙的长度、偏移、间距和激励大小四个参量组成的误差函数，并采用遗传算??法和共轭梯度法相结合的优化方法使误差函数最小化，从而完成ＳＩＷ纵缝天线的优化??设计。所设计的ＳＩＷ纵缝天线在１０．０？１０．４ＧＨｚ频率范围内，副瓣电平小于－１７ｄＢ，回??波损耗大于２０ｄＢ。?＇??２〇１４年，Ｎｅｅｌｅｓｈ?．Ｇｕｐｔａ和Ｖ．?Ｄｉｎｅｓｈ?Ｋｕｍａｒ提出了一种缝隙宽度非均匀分布的的??ＳＩＷ缝隙天线［＇如图１．５所示。这些宽度不均匀的缝隙可用于减少副瓣电平和提高辐??射效率，同时也降低了反射损耗。所设计的ＳＩＷ缝隙天线在１０．４￣ｌｌ．７ＧＨｚ频率范围内??副瓣电平从均匀宽度的－１３ｄＢ减少到非均匀分布的－１５ｄＢ。??Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ?ｌｉｎｅ?ｎｔ／ｉＳｌｏｔ?Ｖｉａｓ??ｒ……４：．ｆ＂…‘，……主…九…一…＇??丨?…？“。？？丨??＜—３０—＋?２２０??＋—３０?—??Ｕｎｉｔｓ：?ｍｍ??图１．５非均匀缝隙ＳＩＷ天线［１７］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍ?ｓｌｏｔｔｅｄ?ＳＩＷ?ａｎｔｅｎｎａ［１７］??周期横槽形式的ｓｉｗ缝隙天线由于结构、设计方法和加工过程都相对简单，被许??多学者关注［１８％。文献［１８］提出采用具有蝴蝶构型的横槽以实现较低的主瓣方向和副瓣??电平。文献［１９］设计了横槽长度服从泰勒分布的ＳＩＷ缝隙天线以降低副瓣电平。文献［２０］??提出了能够利用－１次谐波进行后向辐射的周期横槽ＳＩＷ缝隙天线。文献［２１］提出了横槽??长度变化服从二项式分布的设计。文献［２２］提出在ＳＩＷ内
【参考文献】：
博士论文
[1]漏泄矩形波导与漏波天线辐射特性研究[D]. 霍兴瀛.北京交通大学 2018
[2]基片集成波导技术的研究[D]. 郝张成.东南大学 2006
[3]基片集成波导不连续性问题的研究[D]. 李皓.东南大学 2005
硕士论文
[1]基片集成波导漏波天线的研究[D]. 卢永超.南京邮电大学 2017
本文编号：3106997
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