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基于梳状基片集成波导结构的漏波天线研究

刘春明  
【摘要】:摘要:漏波天线是一类在工程上有着广泛应用的行波天线。以往的研究中设计的漏波天线虽然性能良好,但由于使用封闭式波导结构(体积大、加工成本高、难与平面电路集成)或者开放式平面导波结构(存在寄生模式和表面波模式等问题,产生额外的电磁波辐射和交叉干扰)所带来的诸多问题,限制了漏波天线进一步的发展与应用。基片集成波导的出现不仅继承了传统波导结构的优良传输性能,又兼有平面结构的加工优势,于是迅速成为近年来的研究热点,也为漏波天线的发展提供了新的机遇。而新型梳状基片集成波导的出现,又为平面导波结构的研究开拓了一个新的方向。本文采用梳状基片集成波导为基本结构进行了漏波天线的设计,验证了这种结构用于天线设计的可行性,实际制作了天线并进行了测试;针对所设计天线副瓣较高的问题,本文还对该结构进行了低副瓣设计,并分析了影响天线副瓣电平的因素。 本文主要工作和创新点: 1.基于梳状基片集成波导结构,设计了长直缝隙漏波天线,并研究了它的回波损耗、方向图、天线增益和相位常数等阻抗特性和辐射特性,分析了衰减常数与天线缝隙位移的关系;实际制作加工了天线实物,并进行测量,测试结果与仿真结果吻合较好。这种基于梳状基片集成波导结构设计的漏波天线,利用微带线代替了传统基片集成波导中的金属孔结构,简化了加工工艺。 2.基于梳状基片集成波导结构,设计了部分反射面漏波天线,并对它的S参数、口面场相位常数,天线方向图和实际增益等阻抗特性和辐射特性进行了研究,分析了衰减常数与天线部分反射面上梳状微带线间距的关系;实际制作加工了天线实物,并进行测量,测试结果与仿真结果吻合较好。 3.基于梳状基片集成波导结构,设计了圆极化缝隙阵列漏波天线。研究了缝隙单元的场强和相位特性,进而组成八单元缝隙阵列漏波天线,研究了其阻抗特性和辐射特性。所设计的圆极化漏波天线可以实现主波束垂直侧射,并具有较大的轴比带宽。 4.采用方向图综合法,设计了具有低副瓣特性的部分反射面漏波天线,分析了天线口面场分布以及梳状微带线对副瓣电平的影响,在此基础上进一步优化了副瓣电平。


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