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24GHz雷达阵列天线及电磁带隙结构的设计

孙芸  
【摘要】:通信、广播、电视、雷达、导航等无线电技术设备中,都需要有无线电波的辐射和接收,进而离不开天线设备。近年来,新技术和工艺的出现,大大提高了雷达和通讯系统的整体性能,减少了系统的功耗和体积。微带天线是近20多年来由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求而发展起来的。本文的研究围绕24GHz 微带阵列天线和电磁带隙结构两个方面,主要的研究内容如下: 1、简要介绍了防撞雷达阵列天线的研究概况和现状;详细介绍了电磁带隙结构的研究背景、原理和应用。 2、基于24GHz 防撞雷达单目标探测对天线窄波束、高增益、小型化和平面化的要求,重点研究了微带阵列天线的设计方法,分别设计了36 单元和100 单元的微带阵列天线,微带10×10 阵列天线的波束宽度为±4.5o,副瓣电平为-20dB,增益达到22dBi;并将微带阵列天线在防撞雷达系统上使用,采用该10×10 阵列天线的雷达系统混频得到很好的回波信号,实验结果表明24GHz 微带100 阵阵列天线能满足防撞雷达单目标探测对天线的指标要求,其性能可以与现在使用的喇叭天线相比,这将为防撞雷达的小型化和实用化奠定基础。 3、电磁带隙(EBG)结构是80 年代末在研究抑制自发辐射时提出的新概念和新材料,EBG 结构提出时应用的范围是光学频段,但是制备方面相当困难,近年来,基于微电子工艺的微波、毫米波频段的电磁带隙结构材料得到了广泛的研究。本文的研究包括设计电磁带隙结构及其在天线阵上的应用,设计的新型电磁带隙结构具有良好的阻带特性。利用电磁带隙结构改善微带阵列天线的电学特性,结果发现,天线阵阵元间的互耦能得到比较好的抑制。


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