基于LTCC的雷达微带交错三角形阵列天线的研制

摘要

微系统是现代电子信息技术发展的方向，它对雷达技术提出了更高的要求。制作在微波陶瓷基上的阵列天线是雷达能够实现探测功能的一个至关重要的部件，其性能的好坏，直接影响着雷达探测结果的准确性，将新理论、新材料、新技术应用于雷达阵列天线的研制势在必行。利用LTCC技术可以进一步使微带电路小型化与高密度化，可大幅度提高雷达天线系统的集成度。LTCC材料相较于传统的基板材料也具有显著优点，其带宽稳定，介电损耗小，具有高的Q值及高速传输特性。将LTCC技术应用于微带阵列天线的研制，对于实现微带阵列天线的小型化、宽频化有着显著的优势。
　　本文基于以上背景，主要对应用于雷达系统的LTCC微带阵列天线进行了研制。基于本组老师的经验和基础，借助电磁仿真软件，设计了2种新型的微带贴片单元，并将这2种贴片单元进行组阵设计，采用LTCC技术制作了扫描波束微带阵列天线与定向波束微带阵列天线基阵。
　　1.在设计微带贴片单元时，以传统的矩形微带贴片单元为最初模型，以微带天线的辐射机理及文献[30]提到对称性结构辐射贴片为基础，将其按对称轴分开，并设定其上电流流向保持不变，自主设计出了改进半U型开槽微带贴片单元和一种特殊馈电方式的微带贴片单元。这两种模型有效的减小了微带天线的尺寸、增大了天线的带宽；
　　2.在阵列天线的设计方面，以贴片单元组成电磁理论为基础，选用了微带单元按三角形栅格排列，边界为矩形的平面阵列形式。选用Ferro-A6为基板材料，以LTCC工艺制作了8?8扫描波束微带阵列天线、8?8定向波束微带阵列天线和4?4定向波束微带阵列天线。其中，8?8扫描波束微带阵列天线在方位角、俯仰角均?30?时，带宽可达1.4 GHz，在方位角为?50?，俯仰角?30?时，带宽可达700 MHz；8?8定向波束微带阵列天线带宽可达1.3 GHz；4?4定向波束微带阵列天线带宽约为1 GHz。
　　3.在采用了新的单元贴片天线模型后，所设计的阵列天线带宽显著增大，以LTCC技术制作的微带阵列天线实测结果与仿真结果比较接近，说明新的模型设计理论与LTCC技术的应用，确实有利于天线性能的提升。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状及发展动态

1.3 课题来源

1.4 主要研究内容与论文安排

第二章 微带天线及阵列天线概述

2.1 微带天线的结构与辐射原理

2.2 微带天线的分析方法

2.3阵列天线的分析

2.4 微带天线的性能参数

2.5 本章小结

第三章 扫描波束微带阵列天线的设计与制作

3.1 微带贴片单元的设计

3.2 8×8扫描微带阵列天线的设计

3.3 LTCC基微带阵列天线的制作

3.4 4×4扫描微带阵列天线的设计

3.5 本章小结

第四章 定向波束微带阵列天线的设计与制作

4.1 微带贴片单元的设计

4.2 馈电网络的设计

4.3 定向波束微带阵列天线的设计与制作

4.4本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果