平面集成圆极化天线和多波束天线的研究

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1、平面集成圆极化天线和多波束天线的研究东南大学搏士学位论文姓名：陈鹏申请学位级别：博士专业：电磁场与微波技术指导教师：洪伟20090601摘要博士生；陈鹏导师：洪伟教授(东南大学信息科学与工程学院毫米波国家重点实验室)摘要圆极化天线和多波束天线在卫星通信、导航、雷达、无线通信等领域具有重要的应用。本文基于基片集成波导(SIW:SubstrateSubstratelntegratedlntegratedWaveguide)和半模基片集成波导(HMSIW:HalfModeWaveguide)技术对高性能圆极化天线和多波束天线进行了比较深入的研究。基于SIW结构，提出了一些新颖的辐射单元，并在

2、此基础上设计了一些高性能的圆极化天线阵列。设计了多种基于S1界和？1MSIW的多波束馈电网络和高性能、平面化、低成木的多波束天线，并进行了实验验证。论文主要工作如下：第一章简单介绍了SIW、I-IMSIw结构及分析和测试方法。讨论了一些可以在SIW、HMSIW上实现的辐射单元以及相应的分析方法与等效电路。阐述了缝隙天线阵列综合的一些常用方法.第二章研宄了基于SIW结构的圆极化天线及阵列。设计了SIW漏波双波束圆极化天线、基于匹配缝隙对结构的SIW圆极化行波线性阵列，以及基于匹配缝隙对结构的高增益、低副瓣、低轴比圆极化天线（增益约30dB、旁瓣电平小于.20dB、轴比约0.7dB）。详细

3、阐述了这些天线的设计步骤、仿真模型、以及测试结果。测试结果与仿真结果的良好吻合验证了设计方法的准确性。这部分研究结果已被IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters、电波科学学报等国内外核心刊物录用。第三章是对于平面上多波朿天线的馈电网络进行研宄，提出并设计了基于HMSIW结构的But1er矩阵、基于SIW的低副瓣But1er矩阵、双层SIW结构的B1ass矩阵。为了检验结果的正确性。所有的馈电网络都进行YS参数测试以及天线方向图的测试，测试结果都很好的符合设计指标。其中。’低副瓣SIWBut1er矩阵的每个波朿旁瓣均低于传统But1er矩阵的理论

4、值（.13dB）,具有较高性能，而S1WB1ass矩阵可以同时馈给多达16个天线辐射单元，形成较窄的多个波束。相关研究成果已在微波学报、APMC2008（亚太微波会议）上发表，并被IEEEMicrowaveandWire1essComponentsLetters录用。第四章介绍了一个多波束天线的应用。针对未来以MIM0为核心技术的分布式移动通信网络，为提高通信容量，降低干扰而设计了一种基于SIW的24个波朿的多波朿天线原型。该天线的24个波朿两两之间以.3dB交叠，并且均匀覆盖整个圆周方向。详细阐述了MIMO无线网络结构，多波束天线在MIM0屮的应用，24波束天线的设计过程、仿真模型以

5、及测试结果。这部分研宄成果已被IEEETransactSIW,HMSIW,极化天线，行波天线ionsonAntennasandPropagation录用，并屮请了一项发明专利与一项实用新型专利。关键词:多波束天线，But1er矩阵，BI弱s矩阵，ABSTRACTNove1P1anarlntegratedCircularPo1arizedAntennaandMulti.beamAntennaPh.DCandidate：CHENPengSupervisor:ProLIIONGWeiStateKeyLab.ofMi11imeterWaves,Dept.ofRadioEngineeringSc

6、hooloflnformationScienceandEngineeringSoutheast"University,Yanjing，210096,P.&ChinaAbstractCircularpo1arizedantennaandmuIti一beamantennaonarewidelyusedinsatel1itecommunications,SubstrateIntegratedplanarthenavigations,radarandwirelessapplications.BasedWaveguide(s1W)andHalf-ModepolarizedSubstratelnt

7、egratedWaveguide(HMSIW)technology,thestructuresantennaandmulti.beamantennaarecareful1yforresearched.Withraenpn曲e•1tnna§mirsTlsc•1sabra11ucratheoryandformulas.severalnovelradiatorSIWandHMSIWareproposedandseriesofhig}1performa