基于基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的高方向性天線的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，人們對通信質(zhì)量要求的提升，促使在許多情況下天線需要更高的方向性，以避免電磁環(huán)境噪聲的干擾。喇叭天線可以通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)來調(diào)整電場相位，使其在口徑處均勻分布以產(chǎn)生高方向性的波束。然而，喇叭口徑尺寸超過某一合理的范圍，球面波在喇叭內(nèi)傳播，將使得口徑處電場相位無法相等，導(dǎo)致增益下降，這就限制了喇叭本身的尺寸大小。為進一步增強方向性，人們采用了多種方式來加大口徑尺寸，但設(shè)計過程往往較為復(fù)雜。本文針對此類應(yīng)用需要，結(jié)合基片集成

2、波導(dǎo)技術(shù)，設(shè)計出具有大輻射口徑的高方向性天線。本文重點研究基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)對傳統(tǒng)反射面天線平面化設(shè)計的方法，并分析各參數(shù)對天線性能的影響。設(shè)計出適合該結(jié)構(gòu)的饋電系統(tǒng)及匹配結(jié)構(gòu)，最終實現(xiàn)高方向性，低副瓣，寬頻帶等重要性質(zhì)。
　　本文的主要工作和研究成果如下:
　　(1)提出了一種基于基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的平面式卡塞格倫天線，可在其遠(yuǎn)場產(chǎn)生H面窄波束與E面寬波束，可實現(xiàn)H面良好方向性的同時兼具E面穩(wěn)定性。通過金屬柱賦形技術(shù)，實現(xiàn)

3、空間結(jié)構(gòu)向平面結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化。在空間結(jié)構(gòu)的平面化設(shè)計中，分析并判斷平面式結(jié)構(gòu)中各項參數(shù)如何影響整體輻射性能。重點分析討論了副反射面及饋源喇叭的結(jié)構(gòu)參數(shù)，選取適當(dāng)?shù)膮?shù)值使天線結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電場分布及輻射口徑處的相位分布得到優(yōu)化。此外，討論了選取主反射面結(jié)構(gòu)參數(shù)時應(yīng)考慮的因素。相比較于單反射面天線，該天線方向圖中副瓣電平有所升高，本文從副反射面離心率的角度對此進行了討論分析。
　　(2)提出了一種饋電喇叭與副反射面均偏置于主反射面軸線之外的

4、平面式偏饋卡塞格倫天線，可以有效避免副反射面對電場的遮擋效應(yīng)。在雙反射面結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，通過對結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取和優(yōu)化，使天線的輻射口徑處實現(xiàn)較好的場強分布和等相位分布，從而實現(xiàn)H面高方向性波束。重點討論了饋源喇叭、副反射面參數(shù)對天線輻射性能的影響。在饋源喇叭的設(shè)計中引入金屬壁結(jié)構(gòu)，使其波束實現(xiàn)了更好的匯聚效果，從而提高了方向性，降低了副瓣電平。
　　(3)提出了適用于基片集成波導(dǎo)喇叭結(jié)構(gòu)的饋電方法，以及適用于卡塞格倫天線口徑與自由空間