【摘要】：隨著各種不同應(yīng)用場景的出現(xiàn),天線作為通信技術(shù)中的重要部件,越來越多樣化。寬帶、高增益已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。相比傳統(tǒng)的高增益天線,Fabry-Perot諧振腔天線增益高、結(jié)構(gòu)簡單,成為近幾年的研究熱點(diǎn),但是它的增益帶寬與阻抗帶寬較窄。此類天線由饋源天線和反射面組成,一般是以電磁新材料和介質(zhì)板為覆層來構(gòu)造反射面來提高增益。以此為背景,本文設(shè)計(jì)了基于介質(zhì)板的Fabry-Perot諧振腔天線,并將介質(zhì)通孔與介質(zhì)板相結(jié)合獲得了漸變介電常數(shù)分布,最終實(shí)現(xiàn)了更高的增益。除此之外,進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性。論文圍繞Fabry-Perot諧振腔天線理論展開研究,主要內(nèi)容包括:(1)借助SIW移相器,研究了介質(zhì)通孔對(duì)介電常數(shù)的影響,總結(jié)出介質(zhì)通孔的半徑、數(shù)目以及、方向間距的變化引起的相位差的變化,從而得到了這幾個(gè)變量和介電常數(shù)之間的關(guān)系,并將其應(yīng)用到單元天線的設(shè)計(jì)中。(2)Fabry-Perot諧振腔單元天線:設(shè)計(jì)了以縫隙耦合貼片天線為饋源,厚度1.2mm的FR4為空氣腔,厚度1.27mm的Rogers 3210和1.016mm的Rogers RO4003C為介質(zhì)覆層的單元天線,該單元工作頻段在27.5-29.5GHz。并給出了包含介質(zhì)通孔覆層和無介質(zhì)通孔覆層的單元天線近場處的電場分布圖,加載寄生貼片后的縫隙耦合貼片天線作饋源將相對(duì)阻抗帶寬提高到了11.12%,天線增益約為11.67dB。最后加工了實(shí)物,對(duì)仿真和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。(3)Fabry-Perot諧振腔天線陣列:設(shè)計(jì)了一分四的饋電網(wǎng)絡(luò),功分器拐角處的圓弧形設(shè)計(jì)減少了阻抗不連續(xù)性,對(duì)于駐波的改善有很大作用。陣列天線是由4個(gè)單元構(gòu)成的直線陣,陣元間距0.95_0,天線的副瓣小于-10dB,增益約為16.03dB。(4)設(shè)計(jì)了兩種可以實(shí)現(xiàn)波束偏轉(zhuǎn)的單元,分別是基于圓形介質(zhì)覆層的單元和基于正方形覆層的單元。前者通過介質(zhì)通孔的不均勻分布可以實(shí)現(xiàn)小角度的波束偏轉(zhuǎn),E面和H面的偏轉(zhuǎn)角度分別為6°、2°。后者通過偏置加載在饋源上方的正方形介質(zhì)覆層可以實(shí)現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn),偏移量越大,偏轉(zhuǎn)角度越大;將天線覆層偏移1mm、2mm、-1mm、-2mm,波束偏轉(zhuǎn)角度分別是8°、14°、-12°、-22°。最后用基于正方形介質(zhì)覆層的單元組陣,同樣通過偏置介質(zhì)覆層實(shí)現(xiàn)了小角度的波束偏轉(zhuǎn)。
【圖文】：

4層采用 FR4，該天線相對(duì)于別的天線來說，增益較高而且其比較容易加工。圖1.3 采用楔形結(jié)構(gòu)的 Fabry-Perot 諧振腔天線圖1.4 低剖面 Fabry-Perot 諧振腔天線總而言之，F(xiàn)abry-Perot 諧天線覆層一般利用印刷 FSS 結(jié)構(gòu)來獲得部分反射特性，從而實(shí)現(xiàn)天線諧振，但是資料中很少有針對(duì)其諧振機(jī)理定量剖析，這就導(dǎo)致在設(shè)計(jì)天線時(shí)沒有詳細(xì)的原理可以參考，，為天線設(shè)計(jì)帶來很多不確定因素。文獻(xiàn)[19]中設(shè)計(jì)了利用共面波導(dǎo)饋電，分別加載另種不同結(jié)構(gòu)的 FSS 覆層，兩種不同結(jié)構(gòu)的覆層雖然提高了天線增益，也獲得了較寬的阻抗帶寬，但是文中并沒有對(duì) 3dB 增益帶寬做過多描述。除此之外

層采用 FR4，該天線相對(duì)于別的天線來說，增益較高而且其比較容易加工。圖1.3 采用楔形結(jié)構(gòu)的 Fabry-Perot 諧振腔天線圖1.4 低剖面 Fabry-Perot 諧振腔天線總而言之，F(xiàn)abry-Perot 諧天線覆層一般利用印刷 FSS 結(jié)構(gòu)來獲得部分反射特性，從而實(shí)現(xiàn)天線諧振，但是資料中很少有針對(duì)其諧振機(jī)理定量剖析，這就導(dǎo)致在設(shè)計(jì)天線時(shí)沒有詳細(xì)的原理可以參考，為天線設(shè)計(jì)帶來很多不確定因素。文獻(xiàn)[19]中設(shè)計(jì)了利用共面波導(dǎo)饋電，分別加載另種不同結(jié)構(gòu)的 FSS 覆層，兩種不同結(jié)構(gòu)的覆層雖然提高了天線增益，也獲得了較寬的阻抗帶寬，但是文中并沒有對(duì) 3dB 增益帶寬做過多描述。除此之外
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

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1 王澤美,潘雪明,鄢澤洪,張小苗;一種H形槽耦合的Ku波段寬頻帶微帶天線[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2005年05期

2 董玉良 ,田步寧 ,紀(jì)奕才;寬頻帶雙層微帶天線研究[J];微波學(xué)報(bào);2002年01期

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1 王乃志;寬帶高增益Fabry-Perot諧振腔天線研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2690651