平板波导连续横向枝节天线及其平面化的研究

摘要

近年来，卫星通信技术蓬勃发展，对应用于卫星通信的天线提出了更高的要求，尤其是在移动中的通信系统（动中通系统）中，天线的性能对整个通信系统的影响至关重要。
　　传统的动中通天线有着一些难以克服的缺陷：抛物面天线，虽然增益稳定扫描效果好，但是体积大，剖面高，波束扫描速度较慢，对机械转台的要求高。介质透镜天线，可实现多频带通信，但是结构复杂，难组阵，高频时性能恶化严重。相控阵天线，扫描速率快，体积小，但是组件较多，成本高，大角度扫描时性能恶化严重，增益难做高。
　　本文中，作者首先设计了Ka频段平板波导连续横向枝节天线，具有低剖面、高角度扫描、高增益等优势，并且结构相对简单，克服了一些传统动中通天线的缺点。天线分为辐射口面、馈电网络、圆极化器三个部分，辐射口面为44个连续横向枝节单元组成的阵列；馈电网络为1-32波导树状功分器组成的 TEM波激励器；圆极化器是蜿蜒的金属栅格所构成。用HFSS全波仿真软件对天线的各部件及整体进行了仿真验证，并加工测试，结果显示天线性能良好，达到预期效果。
　　随后，作者将连续横向枝节天线设计在印刷电路板上，并应用到更高的频率W频段上，实现了天线的平面化以及双极化。平面化的连续横向枝节天线兼容标准印刷电路板工艺，这种工艺加工精度高，加工技术成熟，使得天线的实现更加简单，成本也更低。由于应用频率过高，基片的介电常数等对天线性能影响较大，而基片厂商并没有提供如此高频率下基片的准确电磁特性，因此，在设计天线之前，作者设计了基片集成波导多谐振腔法，对所用板材的电磁特性进行的重新测量。多谐振腔法是一种宽带谐振法，可以准确的测量出所用基片的介电常数和损耗角正切值。运用此方法对基片的介电常数和损耗角正切值进行测量，测量结果显示了该方法的有效性。将测量后基片的参数带入HFSS全波仿真软件，对平面化的连续横向枝节天线各部件以及整体进行仿真优化，并加工测试，结果显示天线性能稳定，达到预期效果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展动态

1.3 本文的主要工作和内容安排

第二章Ka频段连续横向枝节天线的设计

2.1 概述

2.2 天线的基本结构

2.3 天线辐射口面的设计

2.4 天线馈电网络的设计

2.5 Ka频段圆极化器的设计

2.6 连续横向枝节天线的扫描

2.7 Ka频段连续横向枝节天线的整体仿真与测试结果

2.8本章小结

第三章W频段平面连续横向枝节天线的设计

3.1 概述

3.2 W频段基片集成波导多谐振腔法测量基片的特性

3.3平面连续横向枝节天线的基本结构

3.4 W频段双极化平面连续横向枝节天线辐射口面的设计

3.5 W频段双极化平面连续横向枝节天线馈电网络的设计

3.6天线双极化的实现

3.7天线仿真及测试结果

3.8 本章小结

第四章 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果