W波段基片集成波導(dǎo)縫隙陣天線設(shè)計(jì).pdf

1、隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)不斷的向小型化、輕量化、低成本和高集成度發(fā)展，并且工作頻段也越來(lái)越高，導(dǎo)波結(jié)構(gòu)也隨之不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)雖然具有低損耗、低輻射、高功率容量等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其重量重、體積大、價(jià)格昂貴和加工難度大等問(wèn)題，集成難度大；而微帶線、平面波導(dǎo)等平面結(jié)構(gòu)雖然小巧輕便，價(jià)格低廉，集成度高，但由于這種結(jié)構(gòu)屬于半開放性結(jié)構(gòu)，當(dāng)工作在微波高頻段時(shí)輻射嚴(yán)重，傳輸性能較差。基片集成波導(dǎo)雖然是一種平面導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，但是卻具有和傳統(tǒng)波

2、導(dǎo)相似的傳播特性，兼具這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)應(yīng)用中把握好體積與性能之間的平衡點(diǎn)，就能很好的發(fā)揮基片集成波導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)。
　　本文仿真研究了基片集成波導(dǎo)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)其傳輸性能的影響，在研究的基礎(chǔ)上確定了以94GHz為中心頻率基片集成波導(dǎo)的關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)理論分析和仿真驗(yàn)證的方法，證明在天線設(shè)計(jì)過(guò)程中可以利用介質(zhì)填充波導(dǎo)代替基片集成波導(dǎo)進(jìn)行建模仿真，大大提高了天線優(yōu)化仿真的效率。利用等效電路分析的方法分析了單獨(dú)縫隙天線的輻射特性，仿真提取了

3、不同偏置、不同長(zhǎng)度的單獨(dú)縫隙天線的導(dǎo)納參數(shù)。在切比雪夫電平分布的基礎(chǔ)上，用matlab編程的方法設(shè)計(jì)了32元縫隙線陣天線，發(fā)現(xiàn)由于陣元數(shù)目較多，兩段陣元電平發(fā)生跳變，之后采用泰勒電平分布很好解決兩端陣元電平跳變的問(wèn)題。傳統(tǒng)的縫隙陣設(shè)計(jì)方法是不考慮縫隙間耦合的影響的，造成設(shè)計(jì)的天線端口不匹配，回波損耗很難達(dá)到要求。本文采用Elliott方程和泰勒電平相結(jié)合的方法，使用matlab編程，計(jì)算縫隙偏置和縫長(zhǎng)，由于Elliott方程考慮了縫隙間

4、的耦合，計(jì)算結(jié)果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法，很好解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法由于不考慮縫隙間耦合造成的不匹配問(wèn)題?；诨刹▽?dǎo)這種結(jié)構(gòu)的特殊性能，多個(gè)線陣排列對(duì)H面方向圖影響很小，可以加大陣面提高增益，本文設(shè)計(jì)了16×32平面陣，并且通過(guò)設(shè)計(jì)不同形式的饋電結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了天線H面的和差方向圖。天線的中心頻率為94GHz，反射損耗在92.5～95.5GHz內(nèi)均小于-10dB，天線增益達(dá)到33dBi，副瓣電平小于-24dB，實(shí)現(xiàn)的差波束方向圖最大零深達(dá)到-40