基于SIW的超寬帶端射天線設(shè)計(jì).pdf

1、天線作為無線通信的關(guān)鍵部件，起著將電路中電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為自由空間中電磁波信號(hào)的作用。如今通信頻帶越來越寬，在有限的空間內(nèi)安裝多個(gè)天線又不切實(shí)際，因此超寬帶天線成為天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。
　　隨著科技的飛速發(fā)展，反輻射導(dǎo)彈所需的測(cè)向天線覆蓋的頻率范圍廣，其工作頻段從幾吉赫茲到幾十吉赫茲。傳統(tǒng)天線已無法滿足這些要求。在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目“端射共形測(cè)向天線陣研究”的資助下，本文設(shè)計(jì)出一款基于基片集成波導(dǎo)（substrate in

2、tergrated waveguide,SIW）的超寬帶H面喇叭天線，該天線的工作頻段為6GHz-18GHz，具有增益高、剖面低、端射特性好等優(yōu)勢(shì)。
　　本文的主要研究工作及創(chuàng)新貢獻(xiàn)如下：
　　1.設(shè)計(jì)出基于SIW的單脊超寬帶端射天線。天線中應(yīng)用了同軸SMA接頭到基片集成波導(dǎo)的寬帶轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、天線口徑到自由空間的橢圓轉(zhuǎn)換貼片、階梯狀漸變的脊結(jié)構(gòu)來提升天線的匹配特性，增加天線的工作帶寬。
　　2.設(shè)計(jì)出基于SIW的雙脊超寬

3、帶端射天線，該天線在單脊SIW超寬帶端射天線的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上提出了新的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。在天線延伸出的介質(zhì)板上打半徑漸變變大的空氣過孔來延緩介質(zhì)板材的介電常數(shù)向自由空間的介電常數(shù)轉(zhuǎn)變；提出了在天線表面增加對(duì)稱彎折窄縫來改善天線內(nèi)部相位不一致。設(shè)計(jì)出的工作帶寬為6GHz-18GHz，端射方向的增益達(dá)到4.5dB以上。
　　3.設(shè)計(jì)出基于SIW的超寬帶端射天線共形陣列。研究了金屬彈體對(duì)天線單元輻射特性的影響，陣列天線單元之間的相互影響。分析了電

4、磁波穿越介質(zhì)天線罩時(shí)的現(xiàn)象，研究了介質(zhì)天線罩對(duì)天線輻射特性的影響。
　　本文所設(shè)計(jì)的基于SIW的超寬帶端射天線在6GHz-18GHz頻段范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了端射方向4.5dB以上的電平覆蓋，天線的整體厚度僅為4mm。由于單元設(shè)計(jì)時(shí)加裝了金屬地板，天線在安裝到金屬彈體上時(shí)具有良好的抗金屬性能，彈體對(duì)天線單元影響較小。同時(shí)本文分析了組陣后天線的性能變化，參數(shù)分析有效地指導(dǎo)了共形陣列的設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的天線及共形陣列有較好的測(cè)試結(jié)果，具有較高的