【摘 要】
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毫米波相控阵天线具有体积小、波束扫描灵活、抗干扰能力强等优势,已广泛应用于雷达遥感和卫星导航,并将逐步应用于5G移动通信、汽车自动驾驶等领域。目前毫米波频段常用的相控阵天线单元带宽较窄,方向图不对称,同时传统的传输线损耗较高,尺寸较大。针对以上问题,本文采用电磁全波仿真计算与加工实物测试相结合的方法,设计了毫米波基片集成同轴线馈电的磁电偶极子相控阵天线。本文的主要工作和创新点总结如下:1.设计了工
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毫米波相控阵天线具有体积小、波束扫描灵活、抗干扰能力强等优势,已广泛应用于雷达遥感和卫星导航,并将逐步应用于5G移动通信、汽车自动驾驶等领域。目前毫米波频段常用的相控阵天线单元带宽较窄,方向图不对称,同时传统的传输线损耗较高,尺寸较大。针对以上问题,本文采用电磁全波仿真计算与加工实物测试相结合的方法,设计了毫米波基片集成同轴线馈电的磁电偶极子相控阵天线。本文的主要工作和创新点总结如下:1.设计了工作于5G毫米波频段的磁电偶极子天线,馈电结构采用低损耗的基片集成同轴线,天线集成于单层介质基板,两者经粘贴片固定,通过缝隙进行能量耦合。馈电传输线末端为开路,利用背腔结构引入寄生谐振,在减小天线尺寸的同时保证了宽带特性。同时,给出了天线的参数分析及设计准则。2.设计了标准波导与基片集成同轴线的转接结构,通过在单层介质基片中集成空腔间接增加基片厚度,提高了转接结构的匹配带宽。此外,基于基片集成同轴线结构,设计了等相位与不等相位的宽带馈电网络。3.设计了4X4和8X8规模的磁电偶极子相控阵天线,分析了互耦特性与天线性能,讨论了阵元间距的合适选择。基于所设计的转接结构及馈电网络,分析了1×8规模阵列天线的扫描特性,加工了1×8规模直线阵天线实物,测试结果与仿真结果具有很好的一致性,验证了天线的工作性能。
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