毫米波頻掃天線研究.pdf

1、隨著微波技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代微波技術(shù)的研究熱點(diǎn)已經(jīng)大部分集中在頻譜資源更加豐富的毫米波段，與其相關(guān)的毫米波技術(shù)的研究已經(jīng)覆蓋了通信、遙感、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域，目前，國(guó)外有關(guān)毫米波技術(shù)的研究比較成熟，已有大量以毫米波技術(shù)為基礎(chǔ)的商品和系統(tǒng)投入到實(shí)際應(yīng)用中，而在國(guó)內(nèi)有關(guān)毫米波技術(shù)的研究主要集中在8mm波段的毫米波低頻段，而在3mm波段以及2mm、1mm波段的毫米波高頻段的技術(shù)發(fā)展比較緩慢，這不僅是由于其相關(guān)的理論研究不夠深入，還包括目前國(guó)內(nèi)微波器件

2、的設(shè)計(jì)水平和加工工藝無(wú)法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。
　　毫米波遙感探測(cè)技術(shù)可利用電磁波的反射、折射等性質(zhì)對(duì)被測(cè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)定位、追蹤、測(cè)距等功能，在氣象、軍事等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。本課題在“國(guó)家科技部重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)——遙感探測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用”的背景下，設(shè)計(jì)一種可用于毫米波遙感探測(cè)領(lǐng)域的3mm波段頻率掃描天線，該天線基于介質(zhì)集成波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，利用頻掃天線的一維頻掃特性，可以只通過(guò)一只毫米波輻射計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)一維遙感探測(cè)，避免了多只輻射計(jì)自身

3、的不一致性而造成的誤差。
　　本文介紹了頻掃天線的基本原理，給出了天線結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)要求并推導(dǎo)證明了天線饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)天線頻掃特性的影響。介紹了介質(zhì)集成波導(dǎo)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，并且通過(guò)理論分析和軟件仿真驗(yàn)證證明了在天線的建模過(guò)程中，可以利用等效介質(zhì)填充波導(dǎo)代替介質(zhì)集成波導(dǎo)以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化建模，提高天線仿真優(yōu)化的效率。
　　給出了本課題所設(shè)計(jì)頻掃天線結(jié)構(gòu)的理論分析，并利用HFSS仿真軟件對(duì)天線進(jìn)行仿真，優(yōu)化了天線的性能指標(biāo)，并

4、對(duì)仿真結(jié)果以及天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇給予了解釋。所設(shè)計(jì)的天線為一種基于介質(zhì)集成波導(dǎo)的16單元頻掃縫隙陣天線，天線的中心頻率為94GHz，天線可實(shí)現(xiàn)在92GHz-99.5GHz內(nèi)反射損耗均小于-10dB，對(duì)應(yīng)掃描角度為-15°-40°，第一副瓣電平小于-10dB，在頻掃方向內(nèi)的3dB波瓣寬度小于4°，在整個(gè)頻掃帶寬內(nèi)增益穩(wěn)定在13.8dB-15.8dB。所設(shè)計(jì)的頻掃天線滿足本課題的指標(biāo)要求，并在原有頻掃天線的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種金屬柵格透鏡