基于基片集成波導結(jié)構(gòu)的高增益天線的設(shè)計與研究.pdf

1、隨著社會的飛速發(fā)展，人們對信息的需求也越來越高，對通信質(zhì)量的要求也越來越高，高增益天線因其在通信的眾多應用領(lǐng)域的巨大應用價值，成為天線領(lǐng)域研究熱門之一。目前高增益天線的類型有拋物反射面天線、平面陣列天線、漏波天線等等，但每一種高增益天線都有其優(yōu)缺點:傳統(tǒng)的拋物反射面天線，它的優(yōu)點是饋源簡單、增益高，缺點是體積大、較笨重、難以集成、價格昂貴;平面陣列天線具有易于集成和增益高等優(yōu)點，缺點是饋電網(wǎng)絡(luò)復雜、占用面積大;漏波天線的增益也比較高，但

2、天線電長度比較大，且一般形成錐形波束，波束效率不高?；刹▽Ъ夹g(shù)的誕生為高增益天線的發(fā)展提供了新的機遇，它不僅具有傳統(tǒng)波導的良好傳輸性能，同時兼有平板電路結(jié)構(gòu)的易加工優(yōu)勢。本文利用基片集成波導技術(shù)設(shè)計了拋物反射面結(jié)構(gòu)，并應用于構(gòu)造高增益H面喇叭天線和平面周期性漏波天線，對設(shè)計方案進行了仿真分析，并進行了實際加工和測試。相對于傳統(tǒng)拋物面天線，本文的設(shè)計方案具有低剖面、易于與平面電路集成的優(yōu)點;相對于傳統(tǒng)的平面天線陣列結(jié)構(gòu)，本文的設(shè)計方

3、案省去了復雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，具有易于饋電、小型化的優(yōu)點。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　1.提出了一種基于基片集成波導的拋物反射面結(jié)構(gòu)，并將其用于H面喇叭天線的設(shè)計。首先，設(shè)計的基于基片集成波導的拋物反射面結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是可以采用簡單的饋電方式實現(xiàn)大輻射口徑和等相位分布，從而為高增益的實現(xiàn)提供了先決條件;其次，研究了同軸探針饋電與反射電感柱、引向電容柱相結(jié)合的饋電方式，并研究了饋電點與拋物反射面的位置關(guān)系對饋電效果的影響，

4、優(yōu)化得到了最佳的饋電結(jié)構(gòu)參數(shù);再次，研究了拋物反射面結(jié)構(gòu)與自由空間實現(xiàn)阻抗匹配的方法，設(shè)計了金屬條帶加載金屬柱陣列的匹配條帶，可極大的提高拋物面輻射口徑與自由空間的匹配程度;最后，對所提出的基于拋物面結(jié)構(gòu)的H面喇叭天線的內(nèi)部場分布、阻抗特性與遠場輻射特性進行了仿真分析，加工制作了天線實物并進行了測試，測試結(jié)果和仿真結(jié)果吻合得很好。
　　2.提出了以拋物反射面結(jié)構(gòu)作為饋源，在表面波結(jié)構(gòu)上加載周期性金屬條帶陣列的一維波束掃描高增益平面

5、漏波天線。對天線結(jié)構(gòu)參數(shù)對天線性能的影響進行了詳細的分析。
　　3.提出了一種適合于周期性漏波結(jié)構(gòu)的低輻射區(qū)產(chǎn)生方法。該方法采用模式展開法和有效輻射段理論相結(jié)合的方法，首先采用模式展開法對周期性漏波結(jié)構(gòu)的口面場分解為各次空間諧波的疊加，然后針對諧波中的輻射模式，采用有效輻射段的分析方法計算得到該輻射模式的有效輻射段，并通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變來抑制某個特定方向?qū)挠行л椛涠蔚妮椛鋸姸龋源藖懋a(chǎn)生低輻射區(qū)域。傳統(tǒng)的低輻射區(qū)域產(chǎn)生方法適用