【摘要】：天線是無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。隨著無線通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展,系統(tǒng)中所需的天線數(shù)量越來越多,波束掃描天線利用一個(gè)天線來代替多個(gè)天線,可以解決諸如多徑衰落和同信道干擾的問題,被廣泛應(yīng)用于微波通信系統(tǒng)、導(dǎo)彈控制、衛(wèi)星通信和雷達(dá)系統(tǒng)中。本文針對(duì)Q波段的波束掃描天線陣列展開研究,主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:第一,設(shè)計(jì)了反射系數(shù)優(yōu)于-13 dB,插入損耗小于0.09 dB/mm的基片集成同軸線(SICL)�；赟ICL結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了由3 dB定向耦合器、交叉耦合器、移相器等組成的巴特勒矩陣。在45 GHz處,4個(gè)輸出端口的功率分布在-6.6±0.8 dB以內(nèi);相鄰輸出端口之間的相位差分別為-45°±6°、45°±6°、-135° ±11°和135° ±11°。該巴特勒矩陣實(shí)現(xiàn)了低損耗和特定的輸出相位差,可作為天線陣列的波束形成網(wǎng)絡(luò)。第二,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款耦合饋電開槽微帶結(jié)構(gòu)組成的波束掃描天線陣列。由輻射貼片、金屬通孔和接地平面構(gòu)成的背腔貼片天線單元組成1 X4串聯(lián)饋電子陣列,4個(gè)子陣列排列成對(duì)稱結(jié)構(gòu)以降低副瓣,通過SICL巴特勒矩陣饋電實(shí)現(xiàn)波束掃描效果。天線陣的面積為6.3λ0× 7.1λ0,測(cè)量的阻抗帶寬為21.8%;在45 GHz處,波束方向?yàn)?28.5°、-14.1°、18.4°和35.6°,分別對(duì)應(yīng)的增益是13.11、13.88、14.02和11.78 dBi。測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果吻合較好。第三,設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)緊湊的功分探針饋電圓貼片背腔結(jié)構(gòu)組成的波束掃描天線陣列。天線子陣列由并聯(lián)饋電緊湊排列的2 X 2圓形貼片和背腔組成,再將4個(gè)子陣列等距線性排列后經(jīng)SICL巴特勒矩陣饋電。天線陣的面積只有6.3λ0 × 5.6λ0、,仿真的阻抗帶寬為21.1%;在45 GHz處,四個(gè)波束的仿真增益為13.12至13.94 dBi,波束掃描角度為±32°。第四,設(shè)計(jì)了一款高增益、低副瓣的縫隙波束掃描天線陣列�？p隙單元由SICL上增加的一根垂直的短枝節(jié)激勵(lì),平均分布在饋線兩側(cè)形成1 ×8子陣列,4個(gè)子陣列線性排列后經(jīng)SICL巴特勒矩陣饋電。由于陣間距的減小,該天線陣列與其它兩款相比,副瓣分別降低了4.5 dB和4 dB,天線波束可覆蓋的范圍也增大至±46°。天線陣的面積為6.3λ0 × 7.6λ0,仿真的阻抗帶寬為18.9%;在45 GHz處,仿真的增益在14.81至15.99 dBi之間。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN820
【圖文】：

邐（２－３）逡逑其中，Ｓ＇是坡印廷矢量。逡逑如圖２－１所示，通常情況下，天線的方向圖有一個(gè)全局的最大值和若干個(gè)局部的最逡逑大值。全局的最大值左右兩側(cè)各有一個(gè)最小值，這兩個(gè)最小值之間的方向圖稱為主瓣，逡逑剩余的若千個(gè)其他的局部最大值所對(duì)應(yīng)的區(qū)域稱為副瓣或旁瓣，半功率波瓣寬度是主瓣逡逑Ｍ人值下降一半所對(duì)應(yīng)的角度，零功率波瓣寬度是主瓣最大值兩邊的兩個(gè)零點(diǎn)之間的角逡逑度。天線方向圖中的主瓣寬度越小，所輻射的能量就越集中，天線的定向性就越好。離逡逑生瓣Ｍ近且電平最高的第一副瓣的電平稱為副瓣電平。逡逑６逡逑

另一段起到匹配天線貼片和第一段微帶線阻抗的作用。饋電端口設(shè)置在介質(zhì)板逡逑的側(cè)面，連通底面的金屬地和頂面的微帶線。饋電的位置可以在中間或旁邊，在中間的逡逑稱為中心饋電，在旁邊的稱為偏心饋電，如圖２－２所示。逡逑微帶線饋電的天線只有一層介質(zhì)板，具有剖面低，成本低廉的優(yōu)勢(shì)。但是當(dāng)天線需逡逑要以陣列形式工作時(shí)，需要增加饋電網(wǎng)絡(luò)為之饋電。此時(shí)，微帶線饋電網(wǎng)絡(luò)和天線貼片逡逑陣列都位于同一層，會(huì)占用很大的面積，會(huì)產(chǎn)生一定的互耦效應(yīng)，對(duì)整個(gè)天線陣造成不逡逑良的影響。逡逑｜霉！■逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２－２微帶線側(cè)饋（ａ）中心饋電（ｂ）偏心饋電逡逑（２）

另一段起到匹配天線貼片和第一段微帶線阻抗的作用。饋電端口設(shè)置在介質(zhì)板逡逑的側(cè)面，連通底面的金屬地和頂面的微帶線。饋電的位置可以在中間或旁邊，在中間的逡逑稱為中心饋電，在旁邊的稱為偏心饋電，如圖２－２所示。逡逑微帶線饋電的天線只有一層介質(zhì)板，具有剖面低，成本低廉的優(yōu)勢(shì)。但是當(dāng)天線需逡逑要以陣列形式工作時(shí)，需要增加饋電網(wǎng)絡(luò)為之饋電。此時(shí)，微帶線饋電網(wǎng)絡(luò)和天線貼片逡逑陣列都位于同一層，會(huì)占用很大的面積，會(huì)產(chǎn)生一定的互耦效應(yīng)，對(duì)整個(gè)天線陣造成不逡逑良的影響。逡逑｜霉！■逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２－２微帶線側(cè)饋（ａ）中心饋電（ｂ）偏心饋電逡逑（２）

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