毫米波圆极化阵列天线的分析与设计

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1、工程硕士学位论文毫米波圆极化阵列天线的分析与设计作者姓名赵志成工程领域电子与通信工程校内指导教师李融林教授校外指导教师刘建添高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月AnalysisandDesignofMillimeterWaveCircularlyPolarizedAntennaArraysADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhaoZhichengSupervisor：Prof.LiRonglinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN8

2、2学校代号：10561学号：201521009880华南理工大学硕士学位论文毫米波圆极化阵列天线的分析与设计作者姓名：赵志成指导教师姓名、职称：李融林教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：产品研发工程设计√应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：天线和射频技术论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：曹静委员：李融林、靳贵平、常天海摘要毫米波具有宽带宽、高容量、干扰小的优点，因而将成为下一代移动通信的工作频段之一。毫米波天线作为毫米波通信系统中关键组成部分之一，不仅具

3、有尺寸小、易集成的结构特点，还可以通过多天线技术以及圆极化技术，提高毫米波技术的实用性，因此，研究毫米波阵列天线有利于推动毫米波技术的应用与发展。基片集成波导与传统矩形波导具有相似的电磁传输特性，并且为平面结构，易与其他器件集成，因而在毫米波器件研究中受到广泛应用。本论文结合圆极化天线基础与基片集成波导传输特性，设计了圆极化毫米波天线单元与基片集成波导馈电网络，并设计与制作了三个Ka波段基片集成波导馈电的毫米波圆极化阵列天线。具体研究工作包括：1.设计了一款Ka波段圆极化天线单元。该天线单元中，辐射体由一对同心开口圆环微带线构成，其中外环为主辐射环，内环为寄生辐射环，并通过金属探针连接主辐射

4、环进行馈电。经仿真分析，该天线单元具有较理想的辐射特性。随后利用4个天线单元组成2×2阵列，并对各天线单元采用等幅同相激励，分析不同单元间距对阵列的辐射影响。2.设计了一款Ka波段基片集成波导馈电网络。该馈电网络通过一个十六等分功分器与一个馈电耦合单元组合而成，其中十六等分功分器用于将测试信号分为等幅同相的十六路信号，并传输至各输出端口，馈电耦合单元用于将测试信号耦合至功分器中。经仿真分析，该馈电网络可以满足Ka波段阵列天线中馈电网络的设计要求。3.设计并制作了三个毫米波圆极化阵列天线。首先结合上述设计的毫米波圆极化天线单元与馈电网络，设计并展示了一个16元毫米波圆极化阵列天线，其工作频段为

5、30GHz，并制作了天线实物，通过测试数据验证了该阵列天线设计的正确性。随后在16元阵列天线的结构基础上，优化天线单元与馈电网络结构，调整其工作频段至28GHz，得到性能更好的64元毫米波圆极化阵列天线以及256元毫米波圆极化阵列天线。关键词：毫米波；基片集成波导；圆极化阵列天线；IAbstractThemillimeter-wave(mm-wave)bandisconsideredasthecandidateforhighspeedcommunicationservicesin5Gnetworksduetoitshugebandwidth,highthroughputandsmallint

6、erference.Asanimportantcomponentofcommunicationsystem,themm-waveantennanotonlyhastheadvantageofcompactsizeandeasy-to-integratestructurefeature,butalsocanimprovethepracticabilityofmm-waveviamulti-antennatechnologyandcircularlypolarization.Therefore,theresearchofmm-waveCPantennaarrayhasbenefitformm-w

7、ave’sapplicationsanddevelopment.integratedwaveguides(SIWs)havebeenwidelyinvestigatedbymanyresearchers.Thestructuresexhibitpropagationcharacteristicssimilartothoseofclassicalrectangularwaveguideswithfewbasic