一种适用于定频波束扫描微带漏波天线小型化的仿真研究

摘要

由于微带天线的低剖面，重量轻，低成本和易于集成的特点，特别适合于现代化大规模集成生产，现正得到全方位的研究与开发。微带漏波天线属于一种行波的微带天线，不仅具有微带天线的优点，而且具有带宽大，波束宽度窄，特别是具有波束随频率扫描的特性。微带漏波天线已被成功地应用于汽车防撞雷达和车辆定位系统等，并有可能成为新一代移动通信的小型化智能天线。但传统微带漏波天线一个很大的问题是天线尺寸太长。若要把能量的90％辐射出去，传统的微带漏波天线要做到4.85个波长，这严重制约了它在更广泛领域上的应用。另外，微带漏波天线主波束随频率变化的特性也不能使其直接应用在信道狭窄的移动通信中，需寻求一些方法使其实现定频波束扫描。 本论文提出一种新型的双层介质板结构的微带漏波天线。该介质板上层金属片(接地板的上层)为一个普通的微带漏波天线贴片,该贴片只有2个波长。在两个介质板中间的金属板为一接地板。在接地板的背面为微带振子天线阵。通过在接地板上开槽，把微带漏波天线的能量耦合到背部的微带振子天线阵，可提高微带漏波天线的辐射效率，使得微带漏波天线的反射波瓣得到抑制。而且，该结构的微带漏波天线可使得微带漏波天线的背部也可实现波束扫描，背部的波束扫描与正面的波束扫描特性相似。仅用2个波长的微带漏波天线，可实现反射波瓣被抑制到-8dB，比传统微带漏波天线的反射波瓣小6dB。 因为背部的微带振子天线阵的带宽很小，所以该微带漏波天线不太适合宽频带工作。但是该微带漏波天线可适用于定频波束扫描。本文通过仿真在微带漏波天线上加载短微带线，在定频情况下，可实现波束扫描，且反射波瓣可同时被抑制到-8dB以下。本论文使用Ansoft公司的HFSS对天线进行仿真研究。 研究工作得到国家自然科学基金(60571036)的资助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1微带天线综述

1.2微带天线的分析方法

1.3微带漏波天线的研究背景

1.4微带漏波天线的辐射原理

1.5微带漏波天线在第一高阶模下的远场表达

1.6微带漏波天线的馈电形式

1.7微带漏波天线小型化的研究进展

1.8微带漏波天线定频波束可调的发展

1.9仿真软件HFSS简介

1.10论文的内容安排及主要研究成果

第二章一种新型微带漏波天线小型化的研究

2.1两层介质板的微带漏波天线结构

2.2修改接地板对天线远场方向图的影响

2.3修改振子天线阵列对天线远场方向图的影响

2.4接地板开三条缝隙实现小型化的微带漏波天线结构

2.5 小结

第三章小型化微带漏波天线定频波束可调的特性

3.1定频波束可调的微带漏波天线结构

3.2第一种短微带线等效分布的情况

3.3第二种短微带线等效分布的情况

3.4第三种短微带线等效分布的情况

3.5带短微带线的微带漏波天线的定频扫描特性

3.6与传统微带漏波天线加短微带线结果的对比

3.7 小结

第四章结语

4.1已完成的工作

4.2尚待进一步研究的内容

参考文献

致谢