【摘要】：隨著各種不同應用場景的出現(xiàn),天線作為通信技術中的重要部件,越來越多樣化。寬帶、高增益已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢。相比傳統(tǒng)的高增益天線,Fabry-Perot諧振腔天線增益高、結構簡單,成為近幾年的研究熱點,但是它的增益帶寬與阻抗帶寬較窄。此類天線由饋源天線和反射面組成,一般是以電磁新材料和介質(zhì)板為覆層來構造反射面來提高增益。以此為背景,本文設計了基于介質(zhì)板的Fabry-Perot諧振腔天線,并將介質(zhì)通孔與介質(zhì)板相結合獲得了漸變介電常數(shù)分布,最終實現(xiàn)了更高的增益。除此之外,進行了相關實驗,驗證了該設計的可行性。論文圍繞Fabry-Perot諧振腔天線理論展開研究,主要內(nèi)容包括:(1)借助SIW移相器,研究了介質(zhì)通孔對介電常數(shù)的影響,總結出介質(zhì)通孔的半徑、數(shù)目以及、方向間距的變化引起的相位差的變化,從而得到了這幾個變量和介電常數(shù)之間的關系,并將其應用到單元天線的設計中。(2)Fabry-Perot諧振腔單元天線:設計了以縫隙耦合貼片天線為饋源,厚度1.2mm的FR4為空氣腔,厚度1.27mm的Rogers 3210和1.016mm的Rogers RO4003C為介質(zhì)覆層的單元天線,該單元工作頻段在27.5-29.5GHz。并給出了包含介質(zhì)通孔覆層和無介質(zhì)通孔覆層的單元天線近場處的電場分布圖,加載寄生貼片后的縫隙耦合貼片天線作饋源將相對阻抗帶寬提高到了11.12%,天線增益約為11.67dB。最后加工了實物,對仿真和測試結果進行了對比。(3)Fabry-Perot諧振腔天線陣列:設計了一分四的饋電網(wǎng)絡,功分器拐角處的圓弧形設計減少了阻抗不連續(xù)性,對于駐波的改善有很大作用。陣列天線是由4個單元構成的直線陣,陣元間距0.95_0,天線的副瓣小于-10dB,增益約為16.03dB。(4)設計了兩種可以實現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)的單元,分別是基于圓形介質(zhì)覆層的單元和基于正方形覆層的單元。前者通過介質(zhì)通孔的不均勻分布可以實現(xiàn)小角度的波束偏轉(zhuǎn),E面和H面的偏轉(zhuǎn)角度分別為6°、2°。后者通過偏置加載在饋源上方的正方形介質(zhì)覆層可以實現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn),偏移量越大,偏轉(zhuǎn)角度越大;將天線覆層偏移1mm、2mm、-1mm、-2mm,波束偏轉(zhuǎn)角度分別是8°、14°、-12°、-22°。最后用基于正方形介質(zhì)覆層的單元組陣,同樣通過偏置介質(zhì)覆層實現(xiàn)了小角度的波束偏轉(zhuǎn)。
【圖文】：

4層采用 FR4，該天線相對于別的天線來說，增益較高而且其比較容易加工。圖1.3 采用楔形結構的 Fabry-Perot 諧振腔天線圖1.4 低剖面 Fabry-Perot 諧振腔天線總而言之，F(xiàn)abry-Perot 諧天線覆層一般利用印刷 FSS 結構來獲得部分反射特性，從而實現(xiàn)天線諧振，但是資料中很少有針對其諧振機理定量剖析，這就導致在設計天線時沒有詳細的原理可以參考，，為天線設計帶來很多不確定因素。文獻[19]中設計了利用共面波導饋電，分別加載另種不同結構的 FSS 覆層，兩種不同結構的覆層雖然提高了天線增益，也獲得了較寬的阻抗帶寬，但是文中并沒有對 3dB 增益帶寬做過多描述。除此之外

層采用 FR4，該天線相對于別的天線來說，增益較高而且其比較容易加工。圖1.3 采用楔形結構的 Fabry-Perot 諧振腔天線圖1.4 低剖面 Fabry-Perot 諧振腔天線總而言之，F(xiàn)abry-Perot 諧天線覆層一般利用印刷 FSS 結構來獲得部分反射特性，從而實現(xiàn)天線諧振，但是資料中很少有針對其諧振機理定量剖析，這就導致在設計天線時沒有詳細的原理可以參考，為天線設計帶來很多不確定因素。文獻[19]中設計了利用共面波導饋電，分別加載另種不同結構的 FSS 覆層，兩種不同結構的覆層雖然提高了天線增益，也獲得了較寬的阻抗帶寬，但是文中并沒有對 3dB 增益帶寬做過多描述。除此之外
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN820

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 王澤美,潘雪明,鄢澤洪,張小苗;一種H形槽耦合的Ku波段寬頻帶微帶天線[J];雷達科學與技術;2005年05期

2 董玉良 ,田步寧 ,紀奕才;寬頻帶雙層微帶天線研究[J];微波學報;2002年01期

相關博士學位論文 前1條

1 王乃志;寬帶高增益Fabry-Perot諧振腔天線研究[D];西北工業(yè)大學;2014年

本文編號：2690651