基于SIW的毫米波背腔缝隙天线的研究.pdf

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1、硕士学位论文基于SIW的毫米波背腔缝隙天线的研究RESEARCHONMILLIMETER-WAVECAVITYBACKEDSLOTANTENNABASEDONSIW梁博秋哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN823学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开工学硕士学位论文基于SIW的毫米波背腔缝隙天线的研究硕士研究生：梁博秋导师：傅佳辉教授申请学位：工学硕士学科：电磁场与微波技术所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN823U.D.C:621.38D

2、issertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONMILLIMETER-WAVECAVITYBACKEDSLOTANTENNABASEDONSIWCandidate：LiangBoqiuSupervisor：Prof.FuJiahuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologyAffiliation：SchoolofElectronicsandI

3、nformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要现代无线通信技术伴随着科技的日益创新而高速发展，小型化、集成化和高性能化等设计要求成为当今通信系统不断发展的重要趋势。背腔缝隙天线因其损耗较低、增益高、容易和系统共形等特点应用在无线飞行器等设备里，但是由于整个天线体积较大、剖面高，带宽相对较窄等问题使得其应用受到一定限制。因此，实现背腔缝隙天线的小型化和高度集成化以及

4、宽带性能对现代毫米波电路有着重要意义。针对以上所提出的问题，本文以背腔缝隙天线（CBS）为研究对象，采取基片集成波导技术（SIW），引入与微波毫米波电路可集成化腔体结构替代传统金属腔体，解决了天线宽带和集成化问题。首先从微带缝隙天线为基础介绍了背腔缝隙天线的辐射机理。其次设计了一个超宽带的背腔缝隙天线结构。采取圆形缝隙结构替换传统矩形缝隙减小设计难度，通过加载缝隙―缺口‖实现相位补偿改善天线方向图，最后天线实现了33.0%的相对阻抗带宽，带内平均增益为6.9dB。然后利用基片集成波导技术代替传统的金属空气腔体结构，先采取介质填充的方法实现天线过渡结构

5、的设计，其次再通过金属化通孔代替金属腔体得到了可以高度集成化的背腔缝隙天线，天线单元整体高度从原来的2.3mm降低到了1.8mm，相对剖面高度减小21.7%，相对阻抗带宽为30.5%，同时带内平均增益为5.72dB。最后为了获得更高增益满足卫星、雷达系统要求设计了4×4缝隙单元的阵列天线。设计了通过类同轴式垂直转换结构连接在两个宽频带的功分器之间的馈电网络结构，实现带状线到微带线间的转换，从而减小了馈电结构对天线辐射特性的影响。最后以中心频率35GHz归算得到，10dB相对阻抗带宽达到了40.9%，天线带宽内增益均超过了15dB，其中峰值增益达到了1

6、6.5dB。关键词：背腔缝隙天线；SIW；超宽带；集成化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractModernwirelesscommunicationtechnologyhasdevelopedrapidlyalongwiththeincreasinginnovationoftechnology,anddesignrequirementssuchasminiaturization,integration,andhighperformancehavebecomeimportanttrendsinthecontinuousdevelopmen

7、toftoday'scommunicationsystems.Thecavitybackedslotantennaisusedinwirelessaircraftandotherdevicesduetoitslowloss,highgain,andeasyconformitytothesystem.However,duetothelargesizeoftheantenna,highprofile,andrelativelynarrowbandwidth,itsapplicationhasbeenlimited.Therefore,therealiza

8、tionofminiaturization,highdegreeofintegration,andwideb