本文選題：多層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) + 基片集成��； 參考：《電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：在無線通信系統(tǒng)中,信號的發(fā)射與接收均依賴于天線。近些年,毫米波頻段陣列天線成為研究的熱點(diǎn)之一。E波段(71~76 GHz,81~86 GHz)具有頻譜資源豐富、大氣吸收低與輕量級頻譜許可證等特點(diǎn),被應(yīng)用于高容量點(diǎn)對點(diǎn)通信、無線回程系統(tǒng)以及寬帶城域網(wǎng)等,要求陣列天線具有高增益的同時(shí)滿足寬頻帶/雙頻帶特性。Ka波段在門禁與安檢、遙感與成像、工業(yè)無損檢測、定點(diǎn)通信與能量傳輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,要求該頻段陣列天線具有波束聚焦等特性。高增益陣列天線,比如縫隙陣列、貼片陣列等,受自身電氣特性的制約,帶寬較窄,難于實(shí)現(xiàn)寬頻帶或多頻帶特性。波束聚焦陣列天線,比如微帶陣列,通過調(diào)整激勵(lì)源到天線單元之間饋電長度,以實(shí)現(xiàn)對貼片天線不等相位饋電。雖然便于集成,但其難以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的小型化。隨著基片集成波導(dǎo)技術(shù)以及多層加工工藝的持續(xù)發(fā)展和日益成熟,基于多層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的陣列天線成為解決上述問題的主要方案之一。本文主要研究多層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在高增益陣列天線與波束聚焦陣列天線上的應(yīng)用,分為三部分內(nèi)容展開。首先,分析基于多層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的重點(diǎn)技術(shù)和關(guān)鍵結(jié)構(gòu),包括垂直過渡結(jié)構(gòu)、寬頻帶耦合饋電結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)與基片集成波導(dǎo)過渡、波導(dǎo)移相器等,驗(yàn)證基礎(chǔ)研究方案的可行性,為大型陣列設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。然后,介紹采用雙縫隙耦合饋電的單元天線與雙諧振現(xiàn)象,研究了單元天線的帶寬與增益以及各參數(shù)對其性能的影響�；谠搯卧炀�研究了E波段兩款基片集成陣列天線:16×16高增益寬頻帶陣列天線和8×8高增益雙頻帶陣列天線,并開展實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性,同時(shí)表明了兩款陣列天線可以在大陣列設(shè)計(jì)中同時(shí)滿足高增益與寬頻帶/雙頻帶特性,具有優(yōu)異性能。最后,介紹最小聚焦陣列,即4×4陣列,并仿真分析了焦距與焦斑特性。采用單縫耦合研究了X波段4×4窄帶聚焦陣列天線,采用雙縫耦合研究了Ka波段8×8寬帶聚焦陣列天線。X波段4×4陣列天線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果吻合良好,實(shí)現(xiàn)了波束聚焦特性。Ka波段8×8陣列天線的仿真結(jié)果表明了其良好的駐波特性和聚焦效果,該陣列具備寬頻帶聚焦特性。
[Abstract]:In wireless communication systems, the transmission and reception of signals depend on antennas. In recent years, millimeter-wave band antenna array has become one of the hotspots in the research. E band (71n 76GHz / 81Hz) is widely used in high capacity point-to-point communication because of its rich spectrum resources, low atmospheric absorption and light weight spectrum license. Wireless backhaul system and broadband metropolitan area network (WAN) are required to meet the requirements of broadband / dual-band characteristics. Ka band, remote sensing and imaging, industrial nondestructive testing, etc. Fixed-point communication and energy transmission are widely used, which require the array antenna to be beam-focused. High gain array antennas, such as slot arrays and patch arrays, are limited by their own electrical characteristics and have a narrow bandwidth, which makes it difficult to achieve broadband or multi-band characteristics. Beam-focused array antenna, such as microstrip array, can realize unequal phase feed to patch antenna by adjusting the feed length between excitation source and antenna unit. Although it is easy to integrate, it is difficult to realize compact miniaturization. With the continuous development and maturity of substrate integrated waveguide technology and multilayer fabrication technology, array antenna based on multilayer topology becomes one of the main solutions to the above problems. In this paper, the application of multilayer topology in high gain array antenna and beam focusing array antenna is studied, which is divided into three parts. Firstly, the key technologies and key structures involved in the design of multilayer topology are analyzed, including vertical transition structure, broadband coupling feed structure, waveguide and substrate integrated waveguide transition, waveguide phase shifter, etc. The feasibility of the basic research scheme is verified to lay the foundation for large array design. Then, the phenomenon of cell antenna and double resonance with double slot coupling feed is introduced. The bandwidth and gain of unit antenna and the influence of parameters on its performance are studied. Based on the element antenna, two kinds of E band integrated array antenna: 16 脳 16 high gain broadband array antenna and 8 脳 8 high gain dual-band array antenna are studied. The experimental results are in good agreement with the simulation results. The feasibility of the design scheme is verified, and it is shown that the two antenna arrays can satisfy the characteristics of high gain and wide band / double band simultaneously in the design of large array, and have excellent performance. Finally, the minimum focus array, 4 脳 4 array, is introduced, and the focal length and focal spot characteristics are simulated and analyzed. The X band 4 脳 4 narrow band focused array antenna is studied by single slit coupling. The experimental results of Ka band 8 脳 8 broadband focused array antenna and the X band 4 脳 4 array antenna are in good agreement with the simulation results. The simulation results show that the antenna has good standing wave characteristics and focusing effect, and the array has wide frequency band focusing characteristics.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN822

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本文編號：2090002