平面毫米波背腔縫隙天線及其饋電研究.pdf

1、當(dāng)前，隨著寬頻帶多媒體應(yīng)用的多樣化，終端設(shè)備尤其是手持設(shè)備之間的海量數(shù)據(jù)交互日趨頻繁，這對(duì)無線高速數(shù)據(jù)的傳輸又提出了全新的挑戰(zhàn)。對(duì)于高密集度的本地?zé)o線通信而言，60GHz頻段附近擁有約8GHz的高速大容量傳輸帶寬，更重要的是60GHz毫米波由于其傳輸過程中獨(dú)特的衰減特性以及對(duì)障礙物的敏感性使得它非常適合短距離的高速無線通信。
　　基片集成波導(dǎo)（Substrate Integrated Waveguide:SIW）技術(shù)是近年來新提出

2、的可實(shí)現(xiàn)毫米波電路平面化的毫米波電路和系統(tǒng)集成方案。它可以利用普通的PCB、LTCC以及薄膜電路工藝，通過在雙面敷銅的低損耗介質(zhì)基片的兩層金屬之間引入周期性的金屬化過孔來實(shí)現(xiàn)，其功能相當(dāng)于傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)。SIW不僅保持了傳統(tǒng)金屬波導(dǎo)的高品質(zhì)因數(shù)、低插損、低輻射等特性，還具有低剖面、低成本、易于與平面電路集成等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地實(shí)現(xiàn)無源器件和有源電路之間的集成，使毫米波系統(tǒng)小型化。半?；刹▽?dǎo)（Half-Mode Substrate I

3、ntegrated Waveguide:HMSIW）技術(shù)是基于基片集成波導(dǎo)而提出的，它可以在不影響基片集成波導(dǎo)的傳輸性能的前提下將尺寸縮小至其一半，使電路更加緊湊。
　　本文主要是基于SIW技術(shù)以及HMSIW技術(shù)來設(shè)計(jì)工作于60GHz毫米波頻段的新型背腔縫隙天線。同時(shí)基于這兩種新型天線，從天線饋電網(wǎng)絡(luò)的角度提出并設(shè)計(jì)了一款差分饋電式背腔縫隙天線及其陣列。本文的主要工作如下：
　?。?）在60GHz毫米波頻段，基于基片集成波導(dǎo)

4、技術(shù)設(shè)計(jì)了一款背腔縫隙天線。該天線的阻抗帶寬為0.6GHz，輻射效率超過81％，最大增益為5.39dBi@59.5GHz，此外這款天線具有極低的交叉極化水平。
　?。?）在60GHz毫米波頻段，基于基片半模集成波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)了一款背腔縫隙天線。該天線的阻抗帶寬為1.91GHz，輻射效率超過93%，最大增益為5.05dBi@60.5GHz，此外這款天線的尺寸較于前者大大縮小，但其交叉極化水平較高。
　?。?）在60GHz毫米波頻

5、段，綜合上兩款天線的設(shè)計(jì)思想，提出并設(shè)計(jì)了一款差分饋電方式的背腔縫隙天線，其中差分信號(hào)是通過180°環(huán)形功率分配器獲得的。該天線的阻抗帶寬為1.83GHz，輻射效率也超過了93%，而最大增益則高達(dá)7.35dBi@60.5GHz。在此基礎(chǔ)上，本文還設(shè)計(jì)了天線的陣列形式，包括二單元線陣列以及2×2形式的面陣列，其增益分別達(dá)到了10.47dBi@60GHz和12.92dBi@60GHz，其中2×2形式的面陣列還具有極低的交叉極化水平和天線前后