W波段宽带SIW缝隙阵列天线设计

作     者：章广林 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：荣健

授予年度：2018年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：基片集成波导 等效电路 缝隙参数提取 泰勒综合 功分馈电网络 

摘      要：随着学者们在通信技术领域研究的不断深入,通信系统功能越来越智能化,其体积越来越小,集成度越来越高。同时更高频率的系统被广泛地开发及使用,传统的微带平面波导在高频领域由于传输特性差等因素难以满足系统的要求,而传输性能好、功率容量高的金属波导由于其体积及集成度低等因素无法被现代化通信系统接受。为了满足通信系统导波的需求,学者们致力于开发新型的导波使其兼具微带和波导的优点,可以在高频率的系统中广泛使用。本文介绍了2000年左右开发的新型平面导波结构,该结构在传输特性上类似于传统波导,但可以采用PCB工艺进行加工,同时解决了金属波导加工难度大,无法集成和微带线辐射严重和传输性能差等缺点,成为近些年研究的热点内容。各种基于基片集成波导的无源器件被设计出来并投入使用。本文首先介绍了基片集成波导的结构参数,并从理论和仿真两个方面分析其结构参数对传输特性的影响。根据分析结果并综合加工精度的考虑确定了以84G为中心频率的基片集成波导的结构参数。由于基片集成波导相对于传统的波导结构复杂得多,基于有限元法的HFSS仿真软件在对该结构进行离散化的时候要求尺寸划分极细,为了简化基片集成波导的仿真过程,采用同种介质波导等效的方法来减小计算机的计算时间。本文采用了将等效电路法与电磁仿真软件AnsoftHFSS相结合的方法来提取参数,这种方法更为简便快捷。根据填充该介质的矩形波导特性,缝隙参数提取步骤为确定偏置(倾角)后、对缝长参数进行调节使缝隙处于谐振状态,读取其偏置(倾角)、缝长、电导(电阻)值,并绘制出关系曲线。完成提参之后,再使用泰勒综合法对面阵进行综合以确定各个缝隙单元的电流激励幅度。并根据各单元的电流激励幅度计算电导值(电阻值),根据提参曲线,通过插值法得到各个缝隙的结构参数,完成整个阵面上的缝隙设计。由于整个阵列尺寸较大,缝隙数目较多,需根据对称性原则将整个阵列分块建模及加工,并根据阵列的组合要求对馈电网络进行合理的设计。